Question

【題目】現(xiàn)有一包黑色固體粉末，可能含有炭粉、氧化銅、四氧化三鐵中的兩種或者三種，某化學(xué)興趣小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究其成分。

（提出問(wèn)題）：該黑色固體粉末成分是什么？

（作出猜想）：

猜想一：混合固體是炭粉、氧化銅 猜想二：混合固體是炭粉、四氧化三鐵

猜想三：混合固體是氧化銅、 四氧化三鐵 猜想四：混合固體是______

（查閱資料）：

①Fe3O4能與鹽酸反應(yīng)

②含有Fe3＋的鹽溶液遇到KSCN(硫氰化鉀)溶液時(shí)變成紅色

③Fe(OH)2是一種白色沉淀，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，最終轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀

（定性探究）：

(1)在“操作”中需要用的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、_____，玻璃棒的作用為_____，所得濾渣為______(填化學(xué)式)；

(2)取濾液進(jìn)行如下探究：(表格內(nèi)填化學(xué)式)

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
步驟一：取一定量的濾液于試管中，加入足量的鐵粉	無(wú)紅色固體析出	該固體中一定沒(méi)有____
步驟二：又取一定量的濾液于試管中，加入少量的KSCN(硫氰化鉀)溶液	溶液變成紅色	濾液中一定含有的物質(zhì)是______
步驟三：再取一定量的濾液于試管中，加入足量的NaOH溶液	有紅褐色沉淀生成，同時(shí)還有少量的白色沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最終全部變成紅褐色	濾液中還一定含有的物質(zhì)是___

（討論交流）：

(1)步驟三中濾液里加入氫氧化鈉溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀化學(xué)方程式是_____；

(2)通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)，猜想 ________成立；

(3)Fe3O4與鹽酸反應(yīng)時(shí)元素的化合價(jià)沒(méi)有改變，請(qǐng)大家推斷Fe3O4中鐵元素的化合價(jià)為____、____；

(4)現(xiàn)取該黑色粉末，經(jīng)過(guò)以下操作，將該粉末中的鐵元素全部轉(zhuǎn)化為鐵單質(zhì)：步驟:_____。

（定量分析）：

該化學(xué)興趣小組取5g該黑色粉末，加入足量的鹽酸后得到0.6g濾渣，則該黑色粉中的其他元素的質(zhì)量分別是____？(寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程，結(jié)果保留一位小數(shù))

Answer 1

【答案】炭粉、氧化銅、四氧化三鐵 漏斗 引流 C CuO FeCl3 FeCl2 二 +2 +3 向黑色粉末中加入足量稀鹽酸，過(guò)濾，再向?yàn)V液中加入足量鋅粉 m(Fe)=3.2g m(O)=1.2g

【解析】

作出猜想：

因?yàn)楹谏�固體粉末，可能含有炭粉、氧化銅、四氧化三鐵中的兩種或者三種，可能是炭粉和氧化銅、炭粉和四氧化三鐵、氧化銅和四氧化三鐵或者炭粉、氧化銅、四氧化三鐵，所以猜想四為混合固體是炭粉、氧化銅、四氧化三鐵。

定性探究：

（1）根據(jù)圖中信息可知，通過(guò)該操作可得到濾渣和濾液，所以“操作”為過(guò)濾，過(guò)濾操作需要使用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，玻璃棒的作用為引流；炭粉、氧化銅、四氧化三鐵中炭粉不溶于水，氧化銅和鹽酸反應(yīng)生成氯化銅和水，四氧化三鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，所以濾渣為炭粉，化學(xué)式為C；

（2）取一定量的濾液于試管中，加入足量的鐵粉，無(wú)紅色固體析出，說(shuō)明濾液中無(wú)銅離子，則該固體中一定沒(méi)有CuO；又取一定量的濾液于試管中，加入少量的KSCN(硫氰化鉀)溶液，溶液變成紅色，說(shuō)明濾液中有鐵離子，則濾液中一定含有的物質(zhì)是FeCl3；再取一定量的濾液于試管中，加入足量的NaOH溶液，有紅褐色沉淀生成，同時(shí)還有少量的白色沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最終全部變成紅褐色，說(shuō)明濾液中有亞鐵離子，則濾液中還一定含有的物質(zhì)是FeCl2；

討論交流：

（1）根據(jù)上述分析可知，黑色粉末中有炭粉和四氧化三鐵，加入稀鹽酸，過(guò)濾之后，濾渣是炭粉，濾液中含有氯化亞鐵和氯化鐵，再加入氫氧化鈉溶液，氯化亞鐵和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀和氯化鈉，氯化鐵和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀和氯化鈉，氫氧化亞鐵為白色沉淀，氫氧化鐵為紅褐色沉淀，所以產(chǎn)生紅褐色沉淀化學(xué)方程式是：；

（2）通過(guò)上述分析可知，猜想二成立；

（3）通過(guò)上述分析可知，Fe3O4與鹽酸反應(yīng)生成了氯化亞鐵和氯化鐵，反應(yīng)過(guò)程中化合價(jià)沒(méi)有改變，所以Fe3O4中鐵元素的化合價(jià)為+2、+3；

（4）要將粉末中的鐵元素全部轉(zhuǎn)化為鐵單質(zhì)，步驟為：向黑色粉末中加入足量稀鹽酸，過(guò)濾，再向?yàn)V液中加入足量鋅粉，鋅粉可將鐵全部置換出來(lái)；

定量

取5g該黑色粉末，加入足量的鹽酸后得到0.6g濾渣，則炭粉的質(zhì)量為0.6g，因?yàn)楹谏�粉末是炭粉和四氧化三鐵的混合物，所以四氧化三鐵的質(zhì)量=5g-0.6g=4.4g，則鐵元素的質(zhì)量，氧元素的質(zhì)量=4.4g-3.2g=1.2g。