Question

粉末狀試樣A是由等物質的量的MgO和Fe₂O₃組成的混合物．進行如下實驗：①取適量A進行鋁熱反應，產物中有單質B生成；②另取20g A全部溶于0.20L 4.5mol?L^-1的鹽酸中，得溶液C；③將①中得到的單質B和溶液C反應，放出1.12L（標準狀況）氣體，同時生成溶液D，還殘留有固體物質B；④用KSCN溶液檢驗時溶液D不變色，請填空：
（1）①中發生的反應的化學方程式是

2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe

．
（2）③中所發生的各反應的離子方程式是

Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺

．
（3）若溶液D的體積仍視為0.20L，計算溶液中Mg²⁺、Fe²⁺的濃度．

Answer 1

分析：（1）MgO、Fe₂O₃鋁熱反應后產物為：MgO、Fe、Al₂O₃．
（2）根據信息，溶液C中的成分為氯化鎂、氯化鐵和過量的鹽酸，根據步驟③知鐵能與鹽酸反應，根據步驟④知鐵能與氯化鐵反應，且反應后產物中不含Fe³⁺，只有Fe，Fe²⁺；
（3）先根據由20g的A中兩種物質（MgO和Fe₂O₃）的物質的量相等，可推斷出兩者皆為0.1mol； 0.15L 6mol/L 的鹽酸中，HCl物質的量：0.90mol，反應后有0.1molMgCl₂，0.2molFeCl₃，0.1molHCl，求得Mg²⁺的物質的量，再根據步驟④，得到步驟三反應后產物中不含Fe3+，只有Fe，Fe²⁺，可推斷出：Fe+2HCl=2FeCl₂+H₂↑   2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，根據方程式計算出Fe2+的物質的量，最終求出Mg²⁺、Fe²⁺的濃度．

解答：解：（1）因鋁熱反應是鋁與Fe₂O₃反應生成氧化鋁和鐵，故答案為：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe
（2）因由信息可知，溶液C中的成分為氯化鎂、氯化鐵和過量的鹽酸，根據步驟③知鐵能與鹽酸反應，根據步驟④知鐵能與氯化鐵反應，且反應后產物中不含Fe³⁺，只有Fe，Fe²⁺，故答案為：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺　
（3）因由20g的A中兩種物質（MgO和Fe₂O₃）的物質的量相等，可推斷出兩者皆為0.1mol；
 0.15L 6mol/L 的鹽酸中，HCl物質的量為0.90mol，反應后有0.1molMgCl₂，0.2molFeCl₃，0.1molHCl．所以n（Mg²⁺）=0.1mol，
 根據步驟四，得到步驟三反應后產物中不含Fe³⁺，只有Fe，Fe²⁺，可推斷出：單質B（Fe）先與溶液C余下的0.1mol鹽酸反應，
      Fe+2HCl=FeCl₂ +H₂↑                              
      0.05    0.1   0.05     0.05  
  則得到 0.05mol氯化亞鐵，然后所有氯化鐵與鐵反應：
      2FeCl₃ +Fe=3FeCl₂
      0.2            0.3
因此反應完畢，n（Mg²⁺ ）=0.1mol     n（Fe²⁺ ）=0.3+0.05=0.35mol
所以c（Mg²⁺）=

0.1mol

0.20L

=0.50mol/L       c（Fe²⁺ ）=

0.35mol

0.20L

=1.75mol/L．
答：Mg²⁺、Fe²⁺的濃度分別為：0.50mol/L、1.75mol/L．

點評：該題將無機物性質、化學實驗、化學用語和化學計算綜合在一起，從定性和定量兩個家度考查學生對化學知識的綜合認識，很好的體現化學學科內版塊間知識的綜合．