Question

19．铝和氧化铁在一定条件下可以发生铝热反应得到固体混合物M．对M进行如下实验：

（1）第①步过滤操作中需要用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
（2）第①步中洗涤沉淀的操作为将沉淀置于过滤器中，用玻璃棒向过滤器中引入蒸馏水至没过沉淀，待水自然流下，重复操作2～3次，直到洗净
（3）使用试剂Y的目的是避免可能存在的金属单质铝对实验的干扰，该反应的离子方程式为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑
（4）某化学兴趣小组对有色溶液X中铁元素的价态进行探究．
Ⅰ．提出合理假设
假设1：X中铁元素的价态只有+3价
假设2：X中铁元素的价态只有+2价
假设3：
Ⅱ．实验探究
①甲同学设计的方案为：取少量有色溶液X于试管中，滴加适量6mol/L HNO₃，再滴加20%KSCN溶液后溶液变为红色，该方案不能（填“能”或“不能”）证明铁元素的价态为+3价．
②请你设计方案证明假设2正确，将相关实验操作步骤、预期现象与结论填写在表中（表格可以不填满，也可以补充）．
限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；
有色溶液X、3mol/L H₂SO₄溶液、6mol/L HNO₃溶液、NaOH稀溶液、0.01mol/L KMnO₄酸性溶液、0.1mol/L KI溶液、3%H₂O₂溶液、20%KSCN溶液、蒸馏水．

实验操作	预期现象与结论
（1）取少量有色溶液X于试管中，滴几滴0.01mol/L KMnO4酸性溶液	KMnO4酸性溶液的紫红色褪去，则说明溶液X中铁元素的价态含+2价．
（2）取少量有色溶液X于试管中，滴加20%KSCN溶液	溶液不变为红色，则说明X中铁元素的价态不含+3价，结合实验（1）的结论得出X中铁元素的价态只有+2价．
空	空

Answer 1

分析 铝和氧化铁在一定条件下可以发生铝热反应得到固体混合物M，加入足量试剂Y为氢氧化钠溶液溶解可能存在的铝和生成的氧化铝，过滤、洗涤、干燥得到铁，加入足量稀硫酸得到硫酸亚铁浅绿色溶液X，
（1）第①步过滤操作需要结合实验装置和操作规程分析需要的玻璃仪器；
（2）沉淀的洗涤操作同过滤操作，即将沉淀置于过滤器中，加蒸馏水刚好浸没沉淀，待水自然流下，重复2到3次；
（3）铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气；
（4）Ⅰ、铁元素常见价态为+2价和+3价，结合猜想回答；
Ⅱ、①取少量有色溶液X于试管中，滴加适量6mol/L HNO₃，再滴加20%KSCN溶液后溶液变为红色，原溶液则所含离子可能为亚铁离子或铁离子或二者混合物；
②假设2：X中铁元素的价态只有+2价，设计方案证明假设2正确，可以利用高锰酸钾溶液褪色设计，也可以利用KSCN溶液遇到亚铁离子不变红色，加入过氧化氢溶液变红色设计．

解答 解：铝和氧化铁在一定条件下可以发生铝热反应得到固体混合物M，加入足量试剂Y为氢氧化钠溶液溶解可能存在的铝和生成的氧化铝，过滤、洗涤、干燥得到铁，加入足量稀硫酸得到硫酸亚铁浅绿色溶液X，
（1）第①步过滤操作中需要用到的玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒，
答案为：漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）沉淀的洗涤操作同过滤操作，即将沉淀置于过滤器中，用玻璃棒向过滤器中引入蒸馏水刚好浸没沉淀，待水自然流下，重复2到3次；
故答案为：将沉淀置于过滤器中，用玻璃棒向过滤器中引入蒸馏水至没过沉淀，待水自然流下，重复操作2～3次，直到洗净；
（3）使用试剂Y的目的是避免可能存在的金属单质铝对实验的干扰，该反应的离子方程式为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑；
（4）Ⅰ．假设1：X中铁元素的价态只有+3价
假设2：X中铁元素的价态只有+2价
假设3：X中铁元素的价态既有+3价，也有+2价
故答案为：铁元素的价态既有+3价，也有+2价；
Ⅱ．①甲同学设计的方案为：取少量有色溶液X于试管中，滴加适量6mol/L HNO₃，再滴加20%KSCN溶液后溶液变为红色，若原溶液含亚铁离子，加入的稀硝酸会氧化亚铁离子生成铁离子，不能证明铁元素的价态为+3价，
故答案为：不能；
②设计方案证明假设2正确，是验证亚铁离子的存在，取少量有色溶液X于试管中，滴几滴0.01mol/L KMnO₄酸性溶液，KMnO₄酸性溶液的紫红色褪去，则说明溶液X中铁元素的价态含+2价；
取少量有色溶液X于试管中，滴加20%KSCN溶液，溶液不变为红色，则说明X中铁元素的价态不含+3价，结合实验（1）的结论得出X中铁元素的价态只有+2价，
故答案为：

实验操作	预期现象与结论
（1）取少量有色溶液X于试管中，滴几滴0.01mol/L KMnO4酸性溶液	KMnO4酸性溶液的紫红色褪去，则说明溶液X中铁元素的价态含+2价．
（2）取少量有色溶液X于试管中，滴加20%KSCN溶液	溶液不变为红色，则说明X中铁元素的价态不含+3价，结合实验（1）的结论得出X中铁元素的价态只有+2价．

点评 本题考查了铝、铁及其化合物性质分析、离子性质的实验设计、反应现象和试剂选择的分析判断，掌握基础是解题关键，题目难度中等．