Question

某化学研究性学习小组用CO还原Fe₂O₃，并在实验结束后用磁铁吸出生成的黑色粉末X进行探究。

[探究目的] 分析黑色粉末X的组成，并进行相关实验。

[查阅资料]

I．CO还原Fe₂O₃的实验中若温度不同、受热不均时会生成Fe₃O₄，也能被磁铁吸引。

II．Fe₃O₄ ＋ 8H⁺ = 2Fe³⁺ ＋ Fe²⁺ ＋ 4H₂O

[猜想假设] 黑色粉末X的组成可能是_________、_________，或二者的混合物。

[实验探究]

编号	实验操作	实验现象
①	取少量黑色粉末X放入试管中，注入足量的一定浓度的盐酸，微热	黑色粉末逐渐溶解，同时有气泡产生，溶液呈浅绿色。
②	向上述试管中滴加几滴KSCN溶液，振荡	溶液没有呈现红色

（1）实验①中产生气泡的离子方程式为_________。

（2）根据②中溶液未呈红色，不能推断出黑色粉末X中无Fe₃O₄，请用离子方程式解释原因：_________。

（3）为了证明黑色粉末X中是否含有Fe₃O₄，该小组进行如下图所示实验：

请根据数据分析说明黑色粉末X中是否含有Fe₃O_4。

_________。

Answer

Fe、Fe3O4 Fe ＋ 2H+ == Fe2+ ＋ H2↑ Fe3O4 ＋ 8H+ == 2Fe3+ ＋ Fe2+ ＋ 4H2O 、Fe ＋ 2Fe3+ == 3Fe2+ 因为32 g Fe2O3 中含Fe元素为22.4 g，而25.6 g > 22.4 g，所以X中还含有O元素，还含有Fe3O4 因为产生4.48 L H2，需要Fe单质为11.2 g，而25.6 g > 11.2 g，所以X中还含有Fe3O4

【解析】[猜想假设] 根据题意，CO还原Fe2O3生成铁，若温度不同、受热不均时会生成Fe3O4，也能被磁铁吸引，还可能生成Fe3O4，黑色粉末X可能是Fe、Fe3O4，或二者的混合物，故答案为：Fe、Fe3O4；

(1)黑色粉末X可能是Fe、Fe3O4，实验①中只有铁与盐酸反应有气泡放出，产生气泡的离子方程式为Fe ＋ 2H+ == Fe2+ ＋ H2↑ ，故答案为：Fe ＋ 2H+ == Fe2+ ＋ H2↑ ；

(2)①中四氧化三铁溶解生成的铁离子可能被铁还原为亚铁离子，导致遇KSCN溶液不变红色，因此不能推断黑色粉末X中无Fe3O4，故答案为：Fe3O4 ＋ 8H+ == 2Fe3+ ＋ Fe2+ ＋ 4H2O 、Fe ＋ 2Fe3+ == 3Fe2+；

(3)铁与盐酸反应生成氢气，氢气的物质的量==0.2mol，说明铁为0.2mol，质量为0.2mol×56g/mol=11.2g，而25.6 g > 11.2 g，所以X中还含有O元素，还含有Fe3O4，故答案为：因为产生4.48 L H2，需要Fe单质为11.2 g，而25.6 g > 11.2 g，所以X中还含有Fe3O4。

点睛：本题考查了物质组成的探究实验方案的设计。本题的(3)也可以根据红色粉末的质量分析判断：因为32 g Fe2O3 中含Fe元素为22.4 g，而25.6 g > 22.4 g，所以X中还含有O元素，还含有Fe3O4。