Question

新型材料納米級 Fe 粉具有廣泛的用途，它比普通 Fe 粉更易與氧氣反應(yīng)，其制備工藝流程如圖所示：請回答下列問題：
（1）納米級 Fe 粉在氧氣中能自發(fā)燃燒生成黑色固體，此黑色固體的化學(xué)式為______．
（2）請補充完成上述制備工藝的化學(xué)方程式：H₂+FeCl₂Fe+______．
　 在制備納米級 Fe 粉的工藝流程中，N₂的作用是______．
（3）研究人員發(fā)現(xiàn)最后制得的納米級 Fe 粉樣品中混有少量的 FeCl₂ 雜質(zhì)．
　 ①為除去樣品中的雜質(zhì)，在無氧環(huán)境下，先加______溶解，然后再______、洗滌、烘干．
　 ②取樣品20g，加入足量的鹽酸，生成氫氣 0.7g．請計算該樣品中單質(zhì) Fe 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
　 （請寫出計算過程）．

Answer 1

解：（1）鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，所以黑色固體是四氧化三鐵；
（2）反應(yīng)物的分子中含有2個氫原子、一個鐵原子、2個氯原子，生成物中已經(jīng)含有一個鐵原子，還缺少2個氫原子和2個氯原子，所以補充的內(nèi)容是2HCl；氮氣在反應(yīng)前后沒變，屬于催化劑，催化劑所起的作用叫催化作用；
（3）①鐵不溶于水，氯化亞鐵溶于水，所以加水溶解，再進(jìn)行過濾、洗滌干燥即可；
②設(shè)生成0.7g氫氣需要參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為X，則：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56 2
X 0.7g
根據(jù)：解得X=19.6g．
故答案為：（1）Fe₃O₄；（2）2HCl；催化作用；（3）①水；過濾；②設(shè)生成0.7g氫氣需要參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為X，則：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56 2
X 0.7g
根據(jù)：解得X=19.6g．
分析：（1）根據(jù)鐵與氧氣反應(yīng)生成四氧化三鐵考慮；（2）根據(jù)反應(yīng)前后各種原子種類和數(shù)目不變和催化劑的特點考慮；（3）①根據(jù)鐵不溶于水，氯化亞鐵溶于水進(jìn)行混合物的分離；②根據(jù)氫氣的質(zhì)量計算出鐵的質(zhì)量，再除以20g計算出鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
點評：解答本題關(guān)鍵是知道鐵燃燒的產(chǎn)物是四氧化三鐵，能夠靈活運用質(zhì)量守恒定律解決實際問題，知道不溶性固體和液體分離的方法，熟悉根據(jù)方程式的簡單計算方法．