(2019·泰州)某化学兴趣小组学习了酸、碱、盐的知识后,对某些盐的性质开展了探究活动。

研究主题:探究FeCl₃溶液加热、灼烧的变化。

相关信息:酒精(C₂H₅OH)具有还原性,加热条件下能与Fe₂O₃反应;Fe和Fe₃O₄易被磁铁吸引,FeO是一种黑色固体,不能被磁铁吸引; Fe₃O₄能与盐酸反应生成盐和水。

(1)实验一:将大约20 mL饱和FeCl₃溶液在蒸发皿中加热蒸发,沸腾后发现溶液中逐渐产生红褐色浑浊。

①FeCl₃溶液呈黄色主要是因为溶液中含有铁离子,铁离子符号为　　　　。 

②加热时,FeCl₃溶液易与水反应生成红褐色的物质和盐酸,发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　。 

③由实验启示,FeCl₃溶液通过蒸发结晶的方式　　　　(填“能”或“不能”)获得FeCl₃固体。(2)实验二:将实验一蒸发获得的红褐色固体转移到坩埚中灼烧,颜色由红褐色变为红棕色。 

①此过程发生分解反应,除生成红棕色物质外,还生成水,反应的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。 

②氢氧化镁、氢氧化铜等加热分解也能得到对应的金属氧化物,结合实验,从物质类别及其溶解性推断,通过加热分解　　　　　　可生成对应的金属氧化物。 

(3)实验三:小组同学用多根玻璃棒蘸取饱和FeCl₃溶液于酒精灯火焰上灼烧,随着加热时间的持续,在1分钟内观察到玻璃棒表面颜色的变化依次为:黄色、红褐色、红棕色、黑色。

 ①实验三相对于实验一和二,优点是　　　　　　　　　　　　　　　(答1点即可)。 

 ②同学们对黑色物质的成分产生了疑问。联系酒精的可燃性、还原性等相关性质,对黑色物质的成分提出了猜想,经讨论认为,可能是　　　　　　和Fe₃O₄四种物质中的一种或几种。 

 ③为了确定黑色物质的成分,收集黑色物质,进行了如下实验:

(4)拓展延伸:

 ①配制FeCl₃溶液时,为防止出现红褐色物质,可向其中滴加少量的　　　　。 

 ②结合已学知识,从元素化合价变化的角度分析,Fe₂O₃发生还原反应时,反应前后铁元素化合价一般呈

　　　　(填“上升”或“下降”)的变化。 

答案

(1)①Fe³⁺

②FeCl₃+3H₂OFe(OH)₃↓+3HCl

③不能

(2)①2Fe(OH)₃Fe₂O₃+3H₂O

②难溶性碱

(3)①多组实验,实验过程中现象更明显

②C、Fe、FeO　③Fe₃O₄

(4)①稀盐酸　②下降

解析：(1)①铁离子符号为Fe³⁺;②加热时,FeCl₃溶液易与水反应生成红褐色的物质和盐酸,红褐色物质是氢氧化铁,化学方程式为FeCl₃+3H₂OFe(OH)₃↓+3HCl;③由实验启示,加热时氯化铁能和水反应,故蒸发不能获得FeCl₃固体。

(2)实验二:将实验一蒸发获得的红褐色固体转移到坩埚中灼烧,颜色由红褐色变为红棕色。①氢氧化铁发生分解反应,除生成红棕色物质氧化铁,还生成水,反应的化学方程式为2Fe(OH)₃Fe₂O₃+3H₂O;②氢氧化镁、氢氧化铜都是难溶性碱,据此得出结论。

 (3)②酒精可能未完全燃烧生成碳,氧化铁被还原可能生成Fe、FeO或Fe₃O₄,故黑色物质可能是碳、铁、氧化亚铁和Fe₃O₄四种物质中的一种或几种;③取黑色粉末,用磁铁吸引,黑色粉末全部被磁铁吸引,说明是铁或四氧化三铁或二者的混合物,向装有黑色粉末的试管中加入足量的盐酸,充分反应,固体逐渐溶解,但无气泡产生,说明没有铁。

(4)①配制FeCl₃溶液时,出现红褐色物质是因为水解产生了少量的氢氧根离子,可以加入少量稀盐酸;②Fe₂O₃发生还原反应时,铁元素化合价下降。