Question

新型材料納米級(jí)鐵粉與普通鐵粉具有不同的性質(zhì)。已知：在不同溫度下，納米級(jí)鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物不同，溫度低于570℃時(shí)，生成FeO；高于570℃時(shí)，生成Fe₃O₄。

（1）寫出溫度低于570℃時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式                             。

（2）中學(xué)教材中用右圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，完成鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中使用肥皂液的作用是

                                        。

（3）如果提供給你3支試管、水槽、蒸發(fā)皿、膠塞、導(dǎo)管、酒精燈及其必要的儀器和物品，請(qǐng)?jiān)诖痤}卷的方框中畫出你設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖發(fā)生該反應(yīng)并有氫氣的收集裝置圖（包括反應(yīng)時(shí)容器中的物質(zhì)）。

 

說明：①本題裝置示意圖中的儀器可以用下面的方式表示。

水槽： 試管：  蒸發(fā)皿：  玻璃導(dǎo)管：或（但應(yīng)標(biāo)示出在液面上或液面下）

②鐵架臺(tái)、石棉網(wǎng)、酒精燈、玻璃導(dǎo)管之間的聯(lián)接膠管等，在示意圖中不必畫出。如需加熱，在需加熱的儀器下方，標(biāo)以“△”表示。

（4）乙同學(xué)為了探究實(shí)驗(yàn)后的固體產(chǎn)物是否存在Fe₃O₄（假定鐵全部反應(yīng)完全）設(shè)計(jì)下列實(shí)驗(yàn)方案：

①取固體樣品m₁ g，溶于足量的稀鹽酸；

②向①反應(yīng)后的溶液X中加入足量H₂O₂的和氨水，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥；

③將②中所得固體進(jìn)行灼燒，得到紅棕色固體m₂ g。

溶液X中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為                                  ；m₁與m₂符合                關(guān)系時(shí)，才能確定固體樣品中一定只存在Fe₃O₄。

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】化學(xué)實(shí)驗(yàn)C3 J1J4

【答案解析】（1）Fe + H₂O(g)FeO + H₂（1分）

（2）檢驗(yàn)反應(yīng)中生成的H₂（1分）

（4）2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂＝2Fe³⁺+2H₂O（2分）   = 0.97（2分）

解析： ⑴根據(jù)題意溫度低生成FeO，則反應(yīng)為Fe + H₂O(g)FeO + H₂

⑵根據(jù)反應(yīng)一段時(shí)間后，有肥皂泡吹起時(shí)，用點(diǎn)燃的火柴靠近肥皂泡，當(dāng)聽到爆鳴聲時(shí)，說明“鐵與水蒸氣”反應(yīng)有氫氣生成。

⑶3支試管中一支是反應(yīng)管、一支是提供水蒸氣的、一支是收集氫氣的，裝置圖具體見答案

⑷H₂O₂作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，氨水的作用是沉淀氨水；m₂是Fe₂O₃的質(zhì)量，若固體樣品中一定只存在Fe₃O₄，則根據(jù)鐵守恒有2Fe₃O₄~3Fe₂O₃，即m（Fe₃O₄）/m（Fe₂O₃）≈ 0.97

【思路點(diǎn)撥】需認(rèn)真審題：固體樣品中一定“只”存在Fe₃O₄；運(yùn)用守恒法是解計(jì)算題的常用方法