Question

鐵砂的主要成分是微粒狀的磁性氧化鐵、石灰石等的混合物．某化學(xué)興趣小組從鐵砂中分離磁性氧化鐵，并進(jìn)行一系列的實(shí)驗(yàn)
（1）從定性角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，利用化學(xué)方法探究分離得到的磁性氧化鐵中鐵元素的價(jià)態(tài)，并填寫在下表中橫線空白處．

實(shí)驗(yàn)方案	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論
取少量樣品，用稀硫酸溶解后，分成兩份： 一份①   ，另一份滴加KSCN溶液．	②   現(xiàn)象說(shuō)明存在； 滴加KSCN溶液變紅色，說(shuō)明存在．

（2）取分離得到的磁性氧化鐵與足量的鋁粉混合進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，取出生成的鐵塊（假設(shè)鐵已全部被還原），并進(jìn)一步測(cè)定其中鐵的純度，按以下流程進(jìn)行試驗(yàn)：
幾種氫氧化物開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)的PH如下表所示：

	Fe（OH）2	Fe（OH）3	Al（OH）2	Mg（OH）2
開(kāi)始沉淀的PH	7.5	2.8	4.2	9.6
完全沉淀的PH	9.7	4	5	11

試回答：
①寫出該鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

；
②試劑A應(yīng)選擇

 

，反應(yīng)Ⅲ中控制PH=4的目的是

 

；
A、稀鹽酸 B、氧化鐵 C、H₂O₂溶液 D、氨水 E、KMnO₄溶液
③操作Ⅰ的名稱是

 

．操作Ⅱ中固體M應(yīng)放在

 

儀器中加熱．
④若稱取的鐵塊的質(zhì)量為5.0g，最終紅色粉末質(zhì)量為6.5g，則該鐵塊的純度是

 

．
⑤試再設(shè)計(jì)一種測(cè)定該鐵塊中鐵的純度的實(shí)驗(yàn)方法，并簡(jiǎn)要敘述．

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量,鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）磁性氧化鐵為Fe₃O₄，可硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，可用KMnO₄溶液檢驗(yàn)Fe²⁺，用KSCN檢驗(yàn)Fe³⁺；
（2）①鋁和四氧化三鐵反應(yīng)生成鐵和氧化鋁；
②根據(jù)題意可知，本實(shí)驗(yàn)要定量檢測(cè)所得“鐵塊”的成分，故要通過(guò)實(shí)驗(yàn)流程，將鐵元素完全沉淀；而根據(jù)表格可知，要使鐵元素完全沉淀而鋁和鎂不沉淀，需將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，然后沉淀；
③根據(jù)操作Ⅰ需要分離出難溶物、操作Ⅱ由氫氧化鐵得到氧化鐵判斷操作方法；
④最終紅色粉末質(zhì)量為6.5g，為氧化鐵，可計(jì)算鐵的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
⑤可生成硫酸亞鐵，用高錳酸鉀滴定測(cè)量．

解答： 解：（1）①磁性氧化鐵為Fe₃O₄，可硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和硫酸亞鐵，可用KMnO₄溶液檢驗(yàn)Fe²⁺，②如酸性 KMnO₄溶液褪色，可說(shuō)明含有Fe²⁺，用KSCN檢驗(yàn)Fe³⁺，
故答案為：滴加酸性 KMnO₄溶液；酸性 KMnO₄溶液褪色；
（2）①鋁和四氧化三鐵反應(yīng)生成鐵和氧化鋁，方程式為8Al+3Fe₃O₄

高溫  .

4Al₂O₃+9Fe，故答案為：8Al+3Fe₃O₄

高溫  .

4Al₂O₃+9Fe；
②根據(jù)表格 可知，要使鐵元素完全沉淀而鋁離子和鎂離子不沉淀，需將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，故需要加入H₂O₂；然后調(diào)節(jié)4≤pH＜4.2即可將Fe³⁺沉淀而Al³⁺、Mg²⁺不沉淀，
故答案為：C；使 Fe³⁺離子完全沉淀，而 Al³⁺離子不沉淀，從而達(dá)到分離目的；
③操作Ⅰ的目的是將生成的氫氧化鐵從混合液中分離，操作方法為過(guò)濾、洗滌；操作Ⅱ?yàn)閷�氫氧化鐵轉(zhuǎn)化成氧化鐵，操作方法為灼燒，應(yīng)在坩堝中進(jìn)行，
故答案為：過(guò)濾、洗滌沉淀；坩堝；
④最終紅色粉末質(zhì)量為6.5g，為氧化鐵，n（Fe₂O₃）=

6.5g

160g/mol

=0.0406mol，m（Fe）=4.55g，ω（Fe）=

4.55g

5g

×100%=91%，故答案為：91%；
⑤本實(shí)驗(yàn)的方法是將鐵最終轉(zhuǎn)化為氧化鐵，根據(jù)氧化鐵的質(zhì)量測(cè)量含量，也可將鐵轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，然后用酸性高錳酸鉀滴定測(cè)量，方法是取一定質(zhì)量鐵塊完全溶解于過(guò)量稀硫酸中，將反應(yīng)后得到的溶液用一定濃度的酸性 KMnO₄溶液滴定，
故答案為：取一定質(zhì)量鐵塊完全溶解于過(guò)量稀硫酸中，將反應(yīng)后得到的溶液用一定濃度的酸性 KMnO₄溶液滴定．

點(diǎn)評(píng)：本題考查物質(zhì)的性質(zhì)探究以及物質(zhì)的含量測(cè)定，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握�?shí)驗(yàn)的原理，難度中等．