Question

【题目】现有一包黑色固体粉，可能含有炭粉、CuO、Fe3O4中的两种或者三种，某化学兴趣小组通过实验探究其成分。

(1)提出问题：该黑色固体粉末成分是什么？

(2)作出猜想：

猜想一：混合固体是炭粉、CuO

猜想二：混合固体是炭粉、Fe3O4

猜想三：混合固体是______(两种物质写不全不给分)

猜想四：混合固体是炭粉、CuO、Fe3O4

(3)查阅资料：Fe3O4为黑色粉末，能与盐酸反应，含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN(硫氰化钾)溶液时变成红色，Fe(OH)2是一种白色沉淀。

(4)实验探究：取一定量的固体于试管中，加足量的盐酸，充分反应后有部分固体溶解，过滤，得到滤液A，并对滤液A的成分进行如下探究：

实验操作	实验现象	实验结论
步骤一：取一定量滤液A于试管中，加入足量的铁粉	无红色固体析出	该固体物质一定没有____
步骤二：又取一定量的滤液A于试管中，加入少量的KSCN(硫氰化钾)溶液	溶液变成红色	滤液A中还一定含有的物质是___
步骤三：再取一定量的滤液A于试管中，加入足量的NaOH溶液	有红褐色沉淀生成，同时还有少量的白色沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后面变成红褐色	滤液A中还一定含有的物质是____

(5)讨论交流：

①通过以上实验，猜想______成立。

②写出Fe3O4与盐酸反应的化学方程式_____。

③Fe3O4与盐酸反应时元素的化合价没有改变，请大家推断Fe3O4中铁元素的化合价为___(写两种价态才得分)。

(6)拓展：请写出同种元素显不同化合价的一种盐_____(其它合理答案也得分)(写化学式)。

Answer 1

【答案】CuO、Fe3O4氧化铜氯化铁氯化亚铁二Fe3O4+8HCl═2FeCl3+FeCl2+4H2O+2、+3NH4NO3

【解析】

稀盐酸不能和碳反应，能和四氧化三铁反应生成氯化亚铁、氯化铁和水；氢氧化钠和氯化铁反应生成红褐色沉淀氢氧化铁和氯化钠，和氯化亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀和氯化钠，氢氧化亚铁在空气中能被氧化成氢氧化铁。

(2)黑色固体粉末，可能含有炭粉、CuO、Fe3O4中的两种或者三种，根据猜想一、猜想二、猜想四的结论，可推知猜想三混合固体是CuO、Fe3O4；

(4)步骤一：氧化铜与盐酸反应生成氯化铜和水，铁和氯化铜生成铜和氯化亚铁，取一定量滤液A于试管中，加入足量的铁粉，无红色固体析出，说明固体中不含有氧化铜；步骤二：稀盐酸能和四氧化三铁反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，取一定量的滤液A于试管中，加入少量的KSCN（硫氰化钾）溶液，溶液变红色，说明滤液A中含有氯化铁；步骤三：氢氧化钠和氯化铁反应生成红褐色沉淀氢氧化铁和氯化钠，和氯化亚铁反应生成氢氧化亚铁白色沉淀和氯化钠，氢氧化亚铁在空气中能被氧化成氢氧化铁，取一定量的滤液A于试管中，加入足量的NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，同时还有少量的白色沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后面变成红褐色，说明滤液A中还一定含有的物质是氯化亚铁；

(5)①通过以上实验，加足量的盐酸，充分反应后有部分固体溶解，不溶解的固体是炭粉，滤液A中含有氯化铁和氯化亚铁，说明固体中含有四氧化三铁，猜想二成立；②Fe3O4与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水，反应的化学方程式为：Fe3O4+8HCl═2FeCl3+FeCl2+4H2O；③Fe3O4与盐酸反应时元素的化合价没有改变，因此Fe3O4中铁元素的化合价为+2、+3；

(6)同种元素显不同化合价的一种盐是硝酸铵，硝酸铵中，铵根中氮元素化合价是-3，硝酸根中氮元素化合价是+5，化学式为：NH4NO3。