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铁砂的主要成分是微粒状的磁性氧化铁、石灰石等的混合物.某化学兴趣小组从铁砂中分离磁性氧化铁,并进行一系列的实验(1)从定性角度设计实验方案,利用化学方法探究分离得到的磁
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铁砂的主要成分是微粒状的磁性氧化铁、石灰石等的混合物.某化学兴趣小组从铁砂中分离磁性氧化铁,并进行一系列的实验
(1)从定性角度设计实验方案,利用化学方法探究分离得到的磁性氧化铁中铁元素的价态,并填写在下表中横线空白处.
(2)取分离得到的磁性氧化铁与足量的铝粉混合进行铝热反应,取出生成的铁块(假设铁已全部被还原),并进一步测定其中铁的纯度,按以下流程进行试验:
几种氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的PH如下表所示:
试回答:
①写出该铝热反应的化学方程式:
②试剂A应选择______,反应Ⅲ中控制PH=4的目的是______;
A、稀盐酸 B、氧化铁 C、H2O2溶液 D、氨水 E、KMnO4溶液
③操作Ⅰ的名称是______.操作Ⅱ中固体M应放在______仪器中加热.
④若称取的铁块的质量为5.0g,最终红色粉末质量为6.5g,则该铁块的纯度是______.
⑤试再设计一种测定该铁块中铁的纯度的实验方法,并简要叙述.______.
(1)从定性角度设计实验方案,利用化学方法探究分离得到的磁性氧化铁中铁元素的价态,并填写在下表中横线空白处.
实验方案 | 实验现象与结论 |
取少量样品,用稀硫酸溶解后,分成两份: 一份①______,另一份滴加KSCN溶液. | ②______现象说明存在; 滴加KSCN溶液变红色,说明存在. |
几种氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的PH如下表所示:
Fe(OH)2 | Fe(OH)3 | Al(OH)2 | Mg(OH)2 | |
开始沉淀的PH | 7.5 | 2.8 | 4.2 | 9.6 |
完全沉淀的PH | 9.7 | 4 | 5 | 11 |
①写出该铝热反应的化学方程式:
8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe
| ||
8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe
;
| ||
②试剂A应选择______,反应Ⅲ中控制PH=4的目的是______;
A、稀盐酸 B、氧化铁 C、H2O2溶液 D、氨水 E、KMnO4溶液
③操作Ⅰ的名称是______.操作Ⅱ中固体M应放在______仪器中加热.
④若称取的铁块的质量为5.0g,最终红色粉末质量为6.5g,则该铁块的纯度是______.
⑤试再设计一种测定该铁块中铁的纯度的实验方法,并简要叙述.______.
▼优质解答
答案和解析
(1)①磁性氧化铁为Fe3O4,可硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁,可用KMnO4溶液检验Fe2+,②如酸性 KMnO4溶液褪色,可说明含有Fe2+,用KSCN检验Fe3+,
故答案为:滴加酸性 KMnO4溶液;酸性 KMnO4溶液褪色;
(2)①铝和四氧化三铁反应生成铁和氧化铝,方程式为8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe,故答案为:8Al+3Fe3O4
4Al2O3+9Fe;
②根据表格 可知,要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀,需将Fe2+转化为Fe3+,故需要加入H2O2;然后调节4≤pH<4.2即可将Fe3+沉淀而Al3+、Mg2+不沉淀,
故答案为:C;使 Fe3+离子完全沉淀,而 Al3+离子不沉淀,从而达到分离目的;
③操作Ⅰ的目的是将生成的氢氧化铁从混合液中分离,操作方法为过滤、洗涤;操作Ⅱ为将氢氧化铁转化成氧化铁,操作方法为灼烧,应在坩埚中进行,
故答案为:过滤、洗涤沉淀;坩埚;
④最终红色粉末质量为6.5g,为氧化铁,n(Fe2O3)=
=0.0406mol,m(Fe)=4.55g,ω(Fe)=
×100%=91%,故答案为:91%;
⑤本实验的方法是将铁最终转化为氧化铁,根据氧化铁的质量测量含量,也可将铁转化为亚铁离子,然后用酸性高锰酸钾滴定测量,方法是取一定质量铁块完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用一定浓度的酸性 KMnO4溶液滴定,
故答案为:取一定质量铁块完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用一定浓度的酸性 KMnO4溶液滴定.
故答案为:滴加酸性 KMnO4溶液;酸性 KMnO4溶液褪色;
(2)①铝和四氧化三铁反应生成铁和氧化铝,方程式为8Al+3Fe3O4
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②根据表格 可知,要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀,需将Fe2+转化为Fe3+,故需要加入H2O2;然后调节4≤pH<4.2即可将Fe3+沉淀而Al3+、Mg2+不沉淀,
故答案为:C;使 Fe3+离子完全沉淀,而 Al3+离子不沉淀,从而达到分离目的;
③操作Ⅰ的目的是将生成的氢氧化铁从混合液中分离,操作方法为过滤、洗涤;操作Ⅱ为将氢氧化铁转化成氧化铁,操作方法为灼烧,应在坩埚中进行,
故答案为:过滤、洗涤沉淀;坩埚;
④最终红色粉末质量为6.5g,为氧化铁,n(Fe2O3)=
6.5g |
160g/mol |
4.55g |
5g |
⑤本实验的方法是将铁最终转化为氧化铁,根据氧化铁的质量测量含量,也可将铁转化为亚铁离子,然后用酸性高锰酸钾滴定测量,方法是取一定质量铁块完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用一定浓度的酸性 KMnO4溶液滴定,
故答案为:取一定质量铁块完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用一定浓度的酸性 KMnO4溶液滴定.
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