题目

铁砂的主要成分是微粒状的磁性氧化铁、石英、石灰石等混合物．某化学兴趣小组从铁砂中分离出磁性氧化铁，并进行铝热反应实验． （1）取磁性氧化铁按图甲装置进行铝热反应，现象很壮观．取少许反应生成的“铁块”溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色．出现这种结果的原因，除了可能混有没反应的磁性氧化铁外，还有一个原因是　                       　． （2）为了克服图甲的缺陷，改用图乙装置进行铝热反应，主要步骤如下： ①在一个广口容器中放进一定量的干燥细沙； ②将一定量的铁砂和铝粉混合物装在纸漏斗中并埋入细沙里； ③将一定量的镁粉和氯酸钾混合物放在铝热剂上； ④再放上引火剂；引火反应，冷却；⑤取出反应后的铁块（如图丙） 请写出铝热反应的化学方程式：　               　取少许反应生成的铁块溶于盐酸，向其中滴加KSCN溶液，溶液没有出现血红色．实验中干燥细沙的主要作用是　             ． （3）测定图乙反应所得的铁块纯度，流程如图所示．几种氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH参考表格 Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+ 开始沉淀时的pH 7.5 2.8 4.2 9.6 沉淀完全时的pH 9.0 4.0 5 11 ． ①试剂A应选择　  　，试剂B应选择            　． A．稀盐酸    B．氧化铁    C．H2O2溶液    D．氨水     E．MgCO3固体 ②操作Ⅰ的名称为　         　．操作Ⅱ的名称为　            　．固体M完全转化为固体N的标志是　                                       　． ③已知常温下Fe（OH）3的KSP=4.0×10﹣38，求反应Ⅲ后溶液中c（Fe3+）=　         　 mol/L ④若最终红色粉末质量为14.14g，则该铁块的纯度是　     　．如果直接洗涤、烘干和称量固体M的质量，计算铁块的纯度，则计算结果会　         　（填“偏大”“偏小”或“无影响“）．原因是　                         　． 答案：【答案】（1）生成的红热的铁在掉落到蒸发皿过程中，表面被空气氧化为Fe3O4； （2）8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe；防止生成的铁被氧化； （3）C；D；过滤、洗涤；灼烧；最后两次称量质量差小于0.1g；4×10﹣8；98.98%；偏小；Fe（OH）3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小 【解析】（1）铝热反应生成的熔融的铁具有很强的还原性，可以被空气中的氧气氧化导致生成三价的铁， 故答案为：生成的红热的铁在掉落到蒸发皿过程中，表面被空气氧化为Fe3O4； （2）四氧化三铁与铝在高温下发生反应生成氧化铝和铁，反应的化学方程式为：8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe；反应生成的铁容易被空气氧化，实验中干燥细沙可防止生成的铁被氧化， 故答案为：8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe；防止生成的铁被氧化； （3）①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，调节pH选用的试剂不能用氧化铁，因为会引起红色粉未M的质量偏大，故应选用氨水， 故答案为：C；D； ②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；灼烧完全的标志是物质前后两次灼烧质量相差不大于0.1g， 故答案为：过滤、洗涤；灼烧；最后两次称量质量差小于0.1g； ③根据Fe（OH）3的Ksp=c（Fe3+）？c3（OH﹣）=4×10﹣38，而pH=4，故c（OH﹣）=10﹣10mol/L，带入Ksp=c（Fe3+）？c3（OH﹣）=4×10﹣38，解得：c（Fe3+）=4×10﹣8 mol/L， 故答案为：4×10﹣8； ④最终红色粉未M为Fe2O3，根据10.0g的铁块中的铁元素最终完全转化成14.14g Fe2O3，故铁原子的质量为：m（Fe）=×2×56gmol=89.898g 故该“铁块”的纯度为：×100%=98.98%； 如果对所得过滤固体直接洗涤、烘干、称量，烘干过程中会引起Fe（OH）3的分解，故会导致计算结果偏小， 故答案为：98.98%；偏小；Fe（OH）3在烘干过程中会有部分发生分解反应，质量变小

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