Question

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

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++4H2O③Fe+4HNO3（稀）=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O④3Fe3O4+28HNO3（稀）=9Fe（NO3）3+NO↑+14H2O实验探究：Ⅰ．定性检验编号实验操作实验现象①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②向试管1中滴加几滴KSCN溶液，振荡溶液出现血红色③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______．（2）上述实验说明黑色粉末X中含有______．Ⅱ．定量测定根据如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______．（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______．（3）若溶液Y的体积仍为200mL，则溶液Y中c（Fe3+）=______mol/L．

Answer 1

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

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⁺）=

0.2mol

0.2L

=1mol/L，
故答案为：1．