Question

【題目】樹德中學高2016級研宄性學習小組請你參與“研究鐵與水反應(yīng)所得固體物質(zhì)的成分，性質(zhì)及再利用”實驗探宄，并共同解答下列問題：

探究一 設(shè)計如圖所示裝置進行“鐵與水反應(yīng)”的實驗

(1)硬質(zhì)玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為__________________。

(2)反應(yīng)前A中投放碎瓷片的日的是__________________。

(3)裝置E中的現(xiàn)象是__________________。

探究二 設(shè)計如下實驗方案確定反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管中黑色固體的成分。

(4)硬質(zhì)玻璃管B冷卻后，取少許其中的固體物質(zhì)溶于后，將所得溶液分成兩份。

(5)一份滴加兒滴KSCN溶液。若溶液變m紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為______________(選填序號，①一定有Fe3O4 ②一定有Fe ③只有Fe3O4④只有Fe，下同)；若溶液未變血紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為______________。

(6)另—份用膠頭滴管加入_______________，若出現(xiàn)______________現(xiàn)象，可以證明溶液中存在Fe2+，其反應(yīng)的離子方程式是_____________。

探究三 設(shè)計如下流程測定反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管B中固體含鐵元素的質(zhì)量分數(shù)。

(7)試劑b的化學式是_________。

(8)計算反應(yīng)后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為_______________。(保留小數(shù)點后—位)

Answer 1

【答案】

(l)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(2)防止暴沸；

(3)黑色固體變紅，右端管壁有水珠；(4)稀硫酸；

(5)①②；

(6)酸性KMnO4溶液；溶液褪色；5Fe2++8H++MnO4一=Mn2++5Fe3++4H2O；

(7)NaOH； (8)77.8%；

【解析】

試題分析：【探究一】(1)硬質(zhì)管中鐵與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)的化學方程式為：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，故答案為：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；

(2)液體加熱時容易發(fā)生暴沸現(xiàn)象，加入碎瓷片的作用是防止暴沸，故答案為：防止暴沸；

(3)裝置E中發(fā)生反應(yīng)為：H2+CuOCu+H2O，則反應(yīng)現(xiàn)象是：黑色固體變紅，右端管壁有水珠，故答案為：黑色固體變紅，右端管壁有水珠；

【探究二】在驗證反應(yīng)后黑色固體的成分時，檢驗Fe3+，最佳試劑為KSCN溶液；在確定存在Fe3+時，檢驗Fe2+，可用酸性KMnO4溶液．由于酸性KMnO4溶液與鹽酸發(fā)生反應(yīng)，所以在溶解反應(yīng)后的黑色固體時，不能用鹽酸，也不能用硝酸(因為HNO3可氧化Fe2+)，可用稀硫酸，

(4)根據(jù)分析可知，溶解反應(yīng)后固體需要用稀硫酸，故答案為：稀硫酸；

(5)一份滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，說明溶液中含有鐵離子，則可推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為：①一定有Fe3O4；若溶液未變血紅色，則溶液中不存在鐵離子，可推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)中一定存在Fe，即②正確，故答案為：①；②；

(6)檢驗亞鐵離子，需要用膠頭滴管加入酸性高錳酸鉀溶液，若酸性高錳酸鉀溶液褪色，則證明溶液中含有亞鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為5Fe2++8H++MnO4一=Mn2++5Fe3++4H2O，故答案為：膠頭滴管；酸性KMnO4溶液，溶液褪色；5Fe2++8H++MnO4一=Mn2++5Fe3++4H2O；

【探究三】(7)由“紅棕色固體”知，該物質(zhì)為Fe2O3，則FeCl3Fe(OH)3和NaCl，過濾后加強熱生成紅棕色固體，則試劑b為NaOH溶液，故答案為：NaOH；

(8)氧化鐵的質(zhì)量為：m(Fe2O3)=32g，則氧化鐵的物質(zhì)的量為：n(Fe2O3)==0.2mol，則含有鐵元素的物質(zhì)的量為：n(Fe)=0.4mol，則反應(yīng)后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為：×100%≈77.8%，故答案為：77.8%。