某研究性学习小组在用CO还原Fe2O3的实验中,用磁铁吸出生成的黑色粉末X,他们认为X不一定是Fe,若温度不同、受热不均时会生成Fe3O4,也能被磁铁吸引.为探究X的成分,他们进行了如下实验.
I.定性检验
实验编号 | 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;有少量气泡产生 |
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 |
(2)由上述实验现象推断,黑色粉末X的成分是______(填化学式).
II.定量测定
(1)操作Z是______.图2仪器中,在灼烧沉淀时必须用到的是______(填名称).
(2)写出溶液Y中滴加H2O2溶液时发生反应的离子方程式______.
(3)通过以上数据,得出2.376g黑色粉末X中各成分的物质的量为______.
I.(1)Fe3+能使KSCN溶液呈现血红色,这是Fe3+的特征反应,以此确认Fe3O4的存在.
故答案为:检验是否存在Fe3+,确认Fe3O4的存在
(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)黑色粉末为铁与Fe3O4,加入过量盐酸可知生成含Fe2+、Fe3+的溶液,再加足量H2O2溶液,使Fe2+氧化为Fe3+,加入氨水生成Fe(OH)3沉淀,操作Z为过滤、洗涤;
灼烧沉淀所用的仪器为坩埚,坩埚下要垫上泥三角.
故答案为:过滤、洗涤;坩埚、泥三角
(2)双氧水有氧化性,二价铁离子有还原性,足量H2O2溶液,使Fe2+氧化为Fe3+,自身含有为H2O,反应的离子方程式为2Fe2++2H++H2O2═2Fe3++2H2O.
故答案为:2Fe2++2H++H2O2═2Fe3++2H2O
(3)设Fe、Fe3O4的物质的量分别为x mol与y mol,
2.480g红棕色Fe2O3固体的物质的量为
=0.0155mol,2.480g 160g/mol
根据Fe守恒得,x+3y=0.0155×2 ①
由Fe3O4和Fe的混合物2.376g得,56x+232y=2.376 ②
联立方程解得,x=0.001;y=0.01
故答案为:n(Fe)=0.001mol;n(Fe3O4)=0.01mol