Question

1．铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题：
（1）生铁中含有一种铁碳化合物X（Fe₃C）．X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸的溶液中含有的大量阳离子是Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺．
（2）某溶液中有Mg²⁺、Fe²⁺、Al³⁺、Cu²⁺等四种离子，向其中加入过量的NaOH溶液后，过滤，将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入到过量的稀盐酸中，所得溶液与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是BC；
A．Mg²⁺　  　B．Fe²⁺         C．Al³⁺        D．Cu²⁺
（3）氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如图：回答下列问题：
①操作Ⅰ的名称是过滤，操作Ⅱ的名称是洗涤．
②写出在空气中煅烧FeCO₃的化学方程式4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
（4）有些同学认为KMnO₄溶液可以测定亚铁离子含量（5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）．
a．称取2.850g绿矾（FeSO₄•7H₂O）产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中；
c．加入20.00mL硫酸酸化的0.01mol/LKMnO₄溶液恰好完全反应．
①实验前，首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需250 mL容量瓶．定容时俯视刻度线，则c（KMnO₄）偏大（填偏大、偏小或不变）
②计算上述样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为0.975．

Answer 1

分析 （1）Fe₃C在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，Y为Fe₃O₄，与过量的盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁，溶液有剩余的HCl；
（2）加入过量的NaOH，Al³⁺转化为偏铝酸根，Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺转化为氢氧化物沉淀，且氢氧化亚铁易被氧化，灼烧固体得到氧化镁、氧化镁、氧化铁，用过量的稀盐酸中，所得溶液中含有Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺；
（3）①由工艺流程可知，操作I是将固体与液体分离，应采取过量的方法；FeCO₃沉淀会附着其它离子，需要进行洗涤，减少杂质；
②由工艺流程可知，操作I所得的滤液中主要有硫酸亚铁，加入碳酸氢铵，实质是亚铁离子与碳酸氢根离子反应，生成FeCO₃，同时生成二氧化碳、水；
（4）①配制溶液需要容量瓶；定容时俯视刻度线，体积偏小，结合c=$\frac{n}{V}$分析；
②根据5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O计算．

解答 解：（1）Fe₃C在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，Y为Fe₃O₄，溶于过量的盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁，溶液有剩余的HCl，溶液中大量存在的阳离子是Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺，故答案为：Fe²⁺、Fe³⁺、H⁺；
（2）加入过量的NaOH，Al³⁺转化为偏铝酸根，Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺转化为氢氧化物沉淀，且氢氧化亚铁易被氧化，灼烧固体得到氧化镁、氧化镁、氧化铁，用过量的稀盐酸中，所得溶液中含有Mg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺，与原溶液相比，溶液中大量减少的阳离子是Al³⁺、Fe²⁺，
故答案为：BC；
（3）①由工艺流程可知，操作I是将固体与液体分离，应采取过滤的方法；FeCO₃沉淀会附着其它离子，需要进行洗涤，减少杂质，
故答案为：过滤；洗涤；
②在空气中煅烧FeCO₃的化学方程式为4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，故答案为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
（4）①精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需250 mL容量瓶，定容时俯视刻度线，体积偏小，由c=$\frac{n}{V}$可知，c偏大，故答案为：250mL容量瓶；偏大；
②n（MnO₄^-）=0.01000mol/L×0.02L=2×10^-4mol，则由5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O可知n（Fe²⁺）=5×2×10^-4mol=1×10^-3mol，
所以250mL溶液中含有知n（Fe²⁺）=1×10^-2mol，
则m（FeSO₄•7H₂O）=278g/mol×1×10^-2mol=2.780g，
样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为$\frac{2.780g}{2.850g}$=0.975，
故答案为：0.975．

点评 本题考查物质的制备实验及含量测定计算，为高频考点，把握制备流程中的反应、混合物分离方法、反应中物质的量关系为解答的关键，侧重分析与计算、实验能力的综合考查，题目难度中等．