Question

【題目】鐵是常用金屬。某活動(dòng)小組進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)：

（一）該小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的鐵與水蒸氣反應(yīng)的裝置圖，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）圖Ⅰ為產(chǎn)生水蒸氣的裝置，圖Ⅱ?yàn)殍F與水蒸氣反應(yīng)生成磁性氧化鐵的裝置，寫(xiě)出圖Ⅱ中硬質(zhì)玻璃管B內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________。

（2）圖Ⅰ、Ⅱ兩處均需加熱，應(yīng)先對(duì)__________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）加熱。

（二）該小組的同學(xué)模擬用廢鐵屑（雜質(zhì)與鹽酸不反應(yīng)）制高級(jí)涂料氧化鐵粉末，并測(cè)定廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)方案如下：

步驟序號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作
①	取3g廢鐵屑裝于試管中，加入足量的稀鹽酸至充分反應(yīng)（必要時(shí)微熱），過(guò)濾。
②	向步驟①的濾液中滴加足量的氯水（主要成分為Cl2），充分反應(yīng)。
③	向步驟②的溶液中加入氫氧化鈉溶液至沉淀恰好完全。
④	過(guò)濾、洗滌、干燥、灼燒、稱量，得3.2g固體。

（3）第②步的目的是將氯化亞鐵全部轉(zhuǎn)化成氯化鐵，寫(xiě)出氯氣與氯化亞鐵反應(yīng)的方程式：________________。

（4）步驟④中，如何證明沉淀洗滌干凈？請(qǐng)簡(jiǎn)述操作步驟：______________________。

（5）該廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________。

Answer 1

【答案】 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 Ⅰ 2FeCl2+Cl2=2FeCl3 取最后一次洗滌液于試管中，滴加硝酸銀和稀硝酸溶液，若沒(méi)有沉淀生成，則證明沉淀洗滌干凈 74.7%（75%或74.67均可）

【解析】本題在鐵與水蒸汽反應(yīng)的情境下考查了化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及計(jì)算，除雜質(zhì)是否完全。

（1）圖Ⅱ?yàn)殍F與水蒸氣反應(yīng)生成磁性氧化鐵，產(chǎn)生了可以燃燒的氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知該氣體是氫氣，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2；

（2）裝置中有空氣，空氣中的氧氣在加熱量能與鐵反應(yīng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)有干擾，要先用水蒸汽排盡裝置內(nèi)的空氣，應(yīng)先對(duì)Ⅰ加熱。

（3）第②步的目的是將氯化亞鐵全部轉(zhuǎn)化成氯化鐵，其化學(xué)方程式為：2FeCl2+Cl2=2FeCl3；

（4）氫氧化鐵沉淀洗滌干凈標(biāo)準(zhǔn)是氫氧化鐵沉淀表面不含有氯化鈉溶液，氯化鈉溶液可用硝酸銀和稀硝酸來(lái)檢驗(yàn)，若能生成白色沉淀則存在氯化鈉，若沒(méi)有沉淀生成，則不存在氯化鈉，所以答案為：取最后一次洗滌液于試管中，滴加硝酸銀和稀硝酸溶液，若沒(méi)有沉淀生成，則證明沉淀洗滌干凈；

（5）根據(jù)化學(xué)方程式Fe+2HCl==FeCl2+H2↑，2FeCl2+Cl2==2FeCl，3NaOH+FeCl3==3NaCl+Fe(OH)3↓，2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 可知參加反應(yīng)鐵中鐵元素全部轉(zhuǎn)化為Fe2O3中的鐵元素，則氧化鐵中鐵的質(zhì)量為＝3.2g××100%=2.24g

廢鐵屑中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為= =74.67%