Question

（19分）鐵砂的主要成分是微粒狀的磁性氧化鐵、石英、石灰石等混合物。某化學(xué)興趣小組從鐵砂中分離出磁性氧化鐵，并進(jìn)行鋁熱反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。

（1）取磁性氧化鐵按圖中甲裝置進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，現(xiàn)象很壯觀。取少許反應(yīng)生成的“鐵塊”溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變血紅色。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，除了可能混有沒反應(yīng)的磁性氧化鐵外，還有一個(gè)原因是 。

（2）為了克服圖中甲的缺陷，改用圖中乙裝置進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，主要步驟如下：

①在一個(gè)廣口容器中放進(jìn)一定量的干燥細(xì)沙；

②將一定量的鐵砂和鋁粉混合物裝在紙漏斗中并埋入細(xì)沙里；

③將一定量的鎂粉和氯酸鉀混合物放在鋁熱劑上；

④再放上引火劑；引火反應(yīng)，冷卻；⑤取出反應(yīng)后的鐵塊（如圖丙）

請(qǐng)寫出鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式：

取少許反應(yīng)生成的鐵塊溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液沒有出現(xiàn)血紅色。實(shí)驗(yàn)中干燥細(xì)沙的主要作用是 。

（3）測定圖中乙反應(yīng)所得的鐵塊純度，流程如下圖所示。幾種氫氧化物開始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH參考19題。

①試劑A應(yīng)選擇 ，試劑B應(yīng)選擇 。

A．稀鹽酸 B．氧化鐵 C．H2O2溶液 D．氨水 E．MgCO3固體

②操作Ⅰ的名稱為 。操作Ⅱ的名稱為 。固體M完全轉(zhuǎn)化為固體N的標(biāo)志是 。

③已知常溫下Fe(OH)3的KSP=4.0×10-38，求反應(yīng)Ⅲ后溶液中c(Fe3+)= mol/L

④若最終紅色粉末質(zhì)量為14.14g，則該鐵塊的純度是 。如果直接洗滌、烘干和稱量固體M的質(zhì)量，計(jì)算鐵塊的純度，則計(jì)算結(jié)果會(huì) （填“偏大”“偏小”或“無影響“）。原因是 。

 

Answer 1

（1）生成的紅熱的鐵在掉落到蒸發(fā)皿過程中，表面被空氣氧化為Fe3O4 (2分）

（2） 8 Al +3Fe3O44Al2O3 +9 Fe 防止生成的鐵被氧化 （4分）

（3）① C D ； ②過濾； 洗滌、 灼燒；最后兩次稱量質(zhì)量差小于0.1g ；

③c(Fe3+)=4×10-8 mol/L（2分）④98.98%（2分）偏小，氫氧化鐵固體在烘干過程中易分解脫水。

【解析】

試題分析：（1）取磁性氧化鐵按圖中甲裝置進(jìn)行鋁熱反應(yīng)，現(xiàn)象很壯觀。取少許反應(yīng)生成的“鐵塊”溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)溶液變血紅色。出現(xiàn)這種結(jié)果的原因，除了可能混有沒反應(yīng)的磁性氧化鐵外，還有一個(gè)原因是生成的紅熱的鐵在掉落到蒸發(fā)皿過程中，表面被空氣氧化為Fe3O4；鋁熱反應(yīng)的化學(xué)方程式：8 Al +3Fe3O44Al2O3 +9 Fe；取少許反應(yīng)生成的鐵塊溶于鹽酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液沒有出現(xiàn)血紅色。實(shí)驗(yàn)中干燥細(xì)沙的主要作用是防止生成的鐵被氧化。（3）將乙中反應(yīng)產(chǎn)生的鐵塊用鹽酸溶解，在溶液中可能含有Fe2+、Fe3+、Al3+、H+，由于Fe2+, Al3+沉淀完全時(shí)溶液的pH很接近，不溶液分離，F(xiàn)e3+完全沉淀時(shí)溶液的pH=3.2，所以向該溶液中加入氧化劑把Fe2+氧化為Fe3+，氧化劑是H2O2溶液，然后氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=4,使Fe3+形成Fe(OH)3沉淀，再過濾分離出來；②所以操作Ⅰ的名稱為過濾；操作Ⅱ的名稱為洗滌、 灼燒；固體M完全轉(zhuǎn)化為固體N的標(biāo)志是最后兩次稱量質(zhì)量差小于0.1g，M是Fe(OH)3；N是Fe2O3；③在常溫下Fe(OH)3的KSP=4.0×10-38，即c(Fe3+)·c3(OH-)=4.0×10-38,由于溶液的pH=4，c(H+)=10-4,所以根據(jù)室溫下水的離子積常數(shù)是10-14可得c (OH-)=10-10；c(Fe3+)=4.0×10-38÷c3(OH-)=4.0×10-8mol/L；④若最終紅色粉末質(zhì)量為14.14g，m(Fe)= (14.14g÷160g/mol)×2×56g/mol=9.898g，則該鐵塊的純度是(9.898g÷10.g)×100%=98.98%；如果直接洗滌、烘干和稱量固體M的質(zhì)量，計(jì)算鐵塊的純度，則由于氫氧化鐵固體在烘干過程中易分解脫水，使計(jì)算結(jié)果偏小。

考點(diǎn)：考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的現(xiàn)象分析、反應(yīng)條件的控制與選擇、沉淀溶解平衡產(chǎn)生的應(yīng)用、鋁熱反應(yīng)方程式的書寫、物質(zhì)純度的計(jì)算的知識(shí)。