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11.某化学研究性学习小组用CO还原Fe2O3,并在实验结束后用磁铁吸出生成的黑色粉末X进行探究.
【探究目的】分析黑色粉末X的组成,并进行相关实验.
【查阅资料】①CO还原Fe2O3的实验中若温度不同、受热不均时会生成Fe3O4,也能被磁铁吸引.
②Fe3O4+8H+═2Fe3++Fe2++4H2O
③Fe+4HNO3(稀)═Fe(NO33+NO↑+2H2O
④3Fe3O4+28HNO3(稀)═9Fe(NO33+NO↑+14H2O
【实验探究】Ⅰ.定性检验
编号实验操作实验现象
取少量黑色粉末X放入试管1中,注入浓盐酸,微热黑色粉末逐渐溶解,溶液呈黄绿色;有气泡产生
向试管1中滴加几滴KSCN溶液,振荡溶液出现血红色
另取少量黑色粉末X放入试管2中,注入足量硫酸铜溶液,振荡,静置有极少量红色物质析出,仍有较多黑色固体未溶解
(1)实验③发生的反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu.
(2)上述实验说明黑色粉末X中含有Fe和Fe3O4
Ⅱ.定量测定
根据下图所示的实验方案进行实验并记录数据:

(1)操作Z的名称是过滤.
(2)通过以上数据,得出13.12g黑色粉末X中各成分的物质的量为Fe 0.11mol Fe3O4 0.03mol.
(3)若溶液Y的体积仍为200mL,则溶液Y中c(Fe3+)=1mol/L.

分析 I.(1)极少量红色物质为铜,该反应为铁粉和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,发生了金属的置换反应.
(2)通过①③可判断Fe的存在.再通过Ⅰ可知黑色粉末为铁与Fe3O4
Ⅱ.(1)通过加硝酸溶解和足量的氢氧化钠溶液,生成了氢氧化铁沉淀,因此操作Z为过滤;
(2)红棕色固体为氧化铁,根据铁原子物质的量守恒和Fe3O4和Fe的质量为13.12g列式计算;
(3)溶液Y中铁离子的物质的量为0.2mol,带入c=$\frac{n}{V}$计算.

解答 解:I.(1)极少量红色物质为铜,该反应为铁粉和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,发生了金属的置换反应,离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu,
故答案为:Fe+Cu2+=Fe2++Cu;
(2)铁能和盐酸反应生成气体,且铁和铜离子发生置换反应生成红色的铜,据此现象判断存在铁;Fe3+能使KSCN溶液呈现血红色,这是Fe3+的特征反应,据此判断Fe3O4的存在.故黑色粉末X为Fe3O4和Fe的混合物.
故答案为:Fe3O4和Fe的混合物;
Ⅱ.(1)通过加硝酸溶解和足量的氢氧化钠溶液,生成了氢氧化铁沉淀,因此操作Z为过滤,
故答案为:过滤;
(2)红棕色固体为氧化铁,16g氧化铁中含有铁原子的物质的量为$\frac{16g}{160g/mol}$×2=0.2mol,设13.12g混合固体中铁的物质的量为xmol,Fe3O4的物质的量为ymol,则
①x+3y=0.2mol②56x+232y=13.12 两式联立求得x=0.11mol,y=0.03mol,
故答案为:Fe:0.11mol、Fe3O4:0.03mol;
(3)通过(2)中计算可知铁离子的物质的量为0.2mol,因此c(Fe3+)=$\frac{0.2mol}{0.2L}$=1mol/L,
故答案为:1.

点评 本题考查了铁及其重要化合物的性质,涉及化学实验基本操作、物质的量的计算等基本原理以及定量计算测定等,对知识综合运用,考查思维能力,难度较大,清楚实验原理、思路.

练习册系列答案
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1.下列不能表明醋酸是弱电解质的是(  )
A.0.1mol/L的醋酸水溶液的pH值为3
B.常温下同浓度醋酸水溶液的导电性比盐酸弱
C.醋酸水溶液能使石蕊变红
D.醋酸稀溶液中同时存在CH3COOH和CH3COO-

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2.下列实验操作中正确的是(  )
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

19.2molNaOH配成200mL溶液,其物质的量浓度为(  )
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(2)简述操作②后SO${\;}_{4}^{2-}$已除尽的方法取上层清液加BaCl2溶液,如无沉淀出现则说明SO42-已除尽,反之则有;
(3)用离子方程式表示下列操作的目的:加Na2CO3溶液:Ba2++CO32-=BaCO3↓;加盐酸:CO32-+2H+=H2O+CO2↑.
(4)若过滤与加盐酸的顺序颠倒,导致的后果是引进的Ba2+无法去除.

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16.两份铝屑,第一份与足量盐酸反应,第二份与足量氢氧化钠溶液反应,产生的氢气的体积比为1:2(同温同压下),则第一份与第二份铝屑的质量比为(  )
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①称取某品牌袋装味精样品10.0g放入烧杯中,并加适量蒸馏水溶解;
②加入足量稀硝酸和硝酸银溶液;
③过滤;
④用蒸馏水洗涤沉淀2-3次;
⑤将沉淀干燥、称量,测得固体质量4.90g.
根据上述实验步骤回答下列问题:
(1)请你在上面的空格内补齐所缺的实验步骤②、③;
(2)实验步骤③所用的玻璃仪器有:漏斗(滤纸)、烧杯、玻璃棒;
(3)检验沉淀是否洗净的方法是:接取最后一次少许洗涤液,加入氯化钠溶液,若无沉淀产生,则说明已洗涤干净
(4)若味精标签上标注:“谷氨酸钠含量≥80.0%,NaCl含量≤20.0%”,则此样品是否合格?合格. (填“合格”,“不合格”).

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

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