Question

【題目】現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，某化學興趣小組通過實驗探究其成分。

（提出問題）：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

②含有Fe3＋的鹽溶液遇到KSCN(硫氰化鉀)溶液時變成紅色

③Fe(OH)2是一種白色沉淀，化學性質不穩定，最終轉化為紅褐色沉淀

（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______(填化學式)；

(2)取濾液進行如下探究：(表格內填化學式)

實驗操作	實驗現象	實驗結論
步驟一：取一定量的濾液于試管中，加入足量的鐵粉	無紅色固體析出	該固體中一定沒有____
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是___

（討論交流）：

(1)步驟三中濾液里加入氫氧化鈉溶液產生紅褐色沉淀化學方程式是_____；

(2)通過以上實驗，猜想 ________成立；

(3)Fe3O4與鹽酸反應時元素的化合價沒有改變，請大家推斷Fe3O4中鐵元素的化合價為____、____；

(4)現取該黑色粉末，經過以下操作，將該粉末中的鐵元素全部轉化為鐵單質：步驟:_____。

（定量分析）：

該化學興趣小組取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量分別是____？(寫出計算過程，結果保留一位小數)

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，過濾，再向濾液中加入足量鋅粉 m(Fe)=3.2g m(O)=1.2g

【解析】

作出猜想：

因為黑色固體粉末，可能含有炭粉、氧化銅、四氧化三鐵中的兩種或者三種，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）根據圖中信息可知，通過該操作可得到濾渣和濾液，所以“操作”為過濾，過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，氧化銅和鹽酸反應生成氯化銅和水，四氧化三鐵和鹽酸反應生成氯化鐵和水，所以濾渣為炭粉，化學式為C；

（2）取一定量的濾液于試管中，加入足量的鐵粉，無紅色固體析出，說明濾液中無銅離子，則該固體中一定沒有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，說明濾液中有鐵離子，則濾液中一定含有的物質是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，說明濾液中有亞鐵離子，則濾液中還一定含有的物質是FeCl2；

討論交流：

（1）根據上述分析可知，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生成氫氧化亞鐵沉淀和氯化鈉，氯化鐵和氫氧化鈉反應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，所以產生紅褐色沉淀化學方程式是：；

（2）通過上述分析可知，猜想二成立；

（3）通過上述分析可知，Fe3O4與鹽酸反應生成了氯化亞鐵和氯化鐵，反應過程中化合價沒有改變，所以Fe3O4中鐵元素的化合價為+2、+3；

（4）要將粉末中的鐵元素全部轉化為鐵單質，步驟為：向黑色粉末中加入足量稀鹽酸，過濾，再向濾液中加入足量鋅粉，鋅粉可將鐵全部置換出來；

定量

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