Question

粉末状试样A是由等物质的量的MgO和Fe₂O₃组成的混合物。进行如下实验：

①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；

②另取20 g A全部溶于0.15 L 6.0 mol·L^-1的盐酸中，得溶液C；

③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12 L（标准状况）气体，同时生成溶液D，

还残留有固体物质B；

④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。

请填空：

（1）①中引发铝热反应的实验操作是_____________________________________，产物中的单质B是________________________________。

（2）②中所发生的各反应的化学方程式是_________________________________________。

（3）③中所发生的各反应的离子方程式是_________________________________________。

（4）若溶液D的体积仍视为0.15 L，则该溶液中c(Mg²⁺)为___________________，c(Fe²⁺)为___________________。

Answer 1

(1)加少量KClO₃，插上Mg条并将其点燃  Fe

（2）Fe₂O₃+6HCl====2FeCl₃+3H₂O

MgO+2HCl====MgCl₂+H₂O

(3)Fe+2H⁺====Fe²⁺+H₂↑

Fe+2Fe³⁺====3Fe²⁺

(4)0.67 mol·L^-1  2.3 mol·L^-1

解析：（1）铝热反应是指单质Al和某些金属氧化物发生的反应，反应过程中放出大量热，但该反应需要较高的温度才能引发。在混合物上加少量KClO₃并插上Mg条，点燃Mg后放出热量，使KClO₃分解放出O₂，进一步加剧Mg的燃烧，可在短时间内使混合物温度迅速升高，引发反应。发生的反应为Fe₂O₃+2AlAl₂O₃₊2Fe，所以产物中单质B为Fe。

（2）Fe₂O₃和MgO都是碱性氧化物，能和酸反应生成盐和水。

Fe₂O₃₊6HCl====2FeCl₃+3H₂O

MgO+2HCl====MgCl₂+H₂O

（3）混合物中只有Fe₂O₃能和Al发生铝热反应，生成Fe单质。C溶液中有反应产生的FeCl₃，还有未反应的HCl。发生的离子反应为：Fe+2H⁺====Fe²⁺+H₂↑，Fe+2Fe³⁺====3Fe²⁺

（4）假设步骤②用去的20 g固体中，MgO的物质的量为x，Fe₂O₃的物质的量为y，则：40 g·mol^-1×x+160 g·mol^-1×y＝20 g。

发生的反应有：MgO+2HCl====MgCl₂+H₂O，Fe₂O₃+6HCl====2FeCl₃+3H₂O

因为步骤③中Fe有剩余，说明经此步骤HCl全部消耗了。步骤②剩余HCl的物质的量可根据步骤③中产生的气体确定为0.1 mol，所以又有：2x+6y+0.1 mol＝0.9 mol。

解得：x＝0.1 mol  y＝0.1 mol

根据MgO—MgCl₂的关系，溶液中MgCl₂的浓度为：0.1 mol÷0.15 L＝0.67 mol·L^-1

步骤④说明溶液中没有Fe³⁺，也就是溶质为FeCl₂和MgCl₂。根据Cl^-不变的关系，可知MgCl₂和FeCl₂的总的物质的量等于=0.45 mol，所以FeCl₂的浓度为： =2.3 mol·L^-1。