Question

【題目】己知: Fe3O4能與高濃度鹽酸反應，與低濃度鹽酸不反應。某研究性學習小組通過實驗探究，欲確定某地所產青磚中是否含有FeO、Fe3O4和Fe2O3, 并測定青磚中鐵元素的質量分數�；卮鹣铝袉栴}：

（一）實驗準備

（l）本實驗探究部分需在無氧環境下進行，故配制溶液的蒸餾水常用_____法除去溶解氧。該實驗所用試管中均需充滿CO2，請選用下列裝置制取干燥純凈的CO2氣體，連接順序為：

a_____h、i（后續裝置略去）。

（二）探究青磚中是否含有Fe3O4和Fe2O3

組別 步驟及現象	第一組	第二組	第三組
步驟一	取試管l 、2 、3①分別加入2g青磚細粉②分別通入CO2氣體至充滿，用戶塞子塞緊
步驟二	向試管1中注入10mL 3 mol/L鹽酸，充分振蕩	向試管2中注入10mL 6 mol/L鹽酸，充分振蕩	向試管3中注入10mL 12 mol/L鹽酸，充分振蕩
步驟三	取試管1、2、3中的上層清液各1mL于另三支試管中，再分別注入0.2mL相同濃度的KSCN溶液，振蕩
步驟三的實驗現象	溶液變紅 且第一、二兩組溶液顏色深淺相同		溶液變紅 且較第一、二兩組顏色更深

（2）步驟二中，若不取下試管上的塞子，又不因鹽酸加入導致試管內壓強增大，使用注射器實現上述目的的操作方法為__________。

（3）Fe3O4與高濃度鹽酸反應的離子方程式為________。

（4）用離子方程式表示溶液變紅的原因__________。

（5）根據上述現象，可初步得出該青磚樣品中所含鐵的氧化物為________（填化學式）

（三）探究青磚中是否含有FeO

（6）另取一支充滿CO2氣體的試管，注入1mL上述試管1的上層清液和數滴K3[Fe（CN）6]溶液，若實驗現象為_______，說明青磚中含有FeO。

（四）青磚樣品中鐵元素質量分數的測定

稱取m1g 青磚細粉，用足量12mol/L鹽酸充分溶解、過濾、洗滌（第一次）。將濾液（包括洗滌濾渣后的溶液）依次與足量的新制氯水、氫氧化鈉溶液充分反應，過濾、洗滌（第二次），將沉淀灼燒至恒重，冷卻后稱得殘留固體質量為m2g。

（7）若青磚中其它成分對實驗無影響，則測得鐵元素的質量分數為____（填含m1、m2的表達式）；該實驗若未進行第一次洗滌，則測得鐵元素的質量分數______（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）。

Answer 1

【答案】 煮沸 d、eb、c 用兩支注射器刺穿塞子插入試管中，其中一支抽出10mL氣體，同時另一支注入10mL鹽酸 Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3 Fe2O3、Fe3O4 生成藍色沉淀 7m2/(10m1)×100% 偏低

【解析】(l)蒸餾水中含有溶解氧，而本實驗需在無氧環境下進行，則需要將蒸餾水煮沸；用鹽酸和碳酸鈣制取CO2中混有HCl和水汽，需要用飽和碳酸氫鈉溶液除去HCl、用濃硫酸干燥，根據氣流方向，裝置的連接順序為ad、eb、c h、i；

(2)步驟二中，用注射器添加鹽酸的操作方法是用兩支注射器刺穿塞子插入試管中，其中一支抽出10mL氣體，同時另一支注入10mL鹽酸；

(3) Fe3O4與高濃度鹽酸反應生成氯化鐵和氯化亞鐵，根據電荷守恒和原子守恒，此反應的離子方程式為Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O；

(4)在含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅色，是因為 Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3；

(5)上述實驗中濃鹽酸和稀鹽酸溶解后的溶液中均含有Fe3+，即說明該青磚樣品中所含鐵的氧化物有 Fe2O3、Fe3O4；

(6)若溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液會出現生成藍色沉淀，說明溶液中含有Fe2+，即青磚中含有FeO；

（7）殘留固體為Fe2O3，質量為m2g，則物質的量為=mol，，則測得鐵元素的質量分數為×100%=×100%；若第一次不洗滌，則淺渣表面附著的Fe2+、Fe3+未全部轉移到溶液中，最終測定結果偏低。