Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組請(qǐng)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(shí)驗(yàn)探究，并共同回答下列問題：

探究一設(shè)計(jì)如圖所示裝置進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)(夾持儀器略)。

(1)硬質(zhì)玻璃管B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

(2)反應(yīng)前A中投放碎瓷片的目的是_______。

(3)裝置E中的現(xiàn)象是____________。

探究二設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)方案確定反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管B中黑色固體的成分。

(4)待硬質(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)一份滴加幾滴KSCN溶液。若溶液變紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為____ (填序號(hào)，下同)；若溶液未變紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為______。

①一定有Fe3O4　②一定有Fe ③只有Fe3O4　　④只有Fe

(6)另一份用膠頭滴管加入_______(填試劑和現(xiàn)象)，可以證明溶液中存在Fe2＋。

探究三設(shè)計(jì)如下流程測(cè)定反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管B中固體含鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(7)試劑b的化學(xué)式是____________。

(8)計(jì)算反應(yīng)后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______。

Answer 1

【答案】3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 防止暴沸 黑色固體變紅，右端管壁有水珠 稀硫酸 ① ② 酸性KMnO4溶液，溶液褪色(或鐵氰化鉀溶液，生成藍(lán)色沉淀，答案合理即可) 堿液（如NaOH、KOH) 77.8%

【解析】

(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。

(2)液體加熱時(shí)容易發(fā)生暴沸現(xiàn)象，加入碎瓷片的作用是防止暴沸。

(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。

(4)在驗(yàn)證反應(yīng)后黑色固體的成分時(shí)，檢驗(yàn)Fe3＋，最佳試劑為KSCN溶液，在確定存在Fe3＋時(shí)，檢驗(yàn)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(shí)，不能用鹽酸，也不能用硝酸(因?yàn)?/span>HNO3可氧化Fe2＋)，可用稀硫酸。

(5)一份滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變紅色，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。

(6)檢驗(yàn)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。

(7)由“紅棕色固體”知，該物質(zhì)為Fe2O3，則試劑b為NaOH溶液。

(8)氧化鐵的質(zhì)量為：m(Fe2O3)＝32 g，則氧化鐵的物質(zhì)的量為n(Fe2O3)＝＝0.2 mol，則含有鐵元素的物質(zhì)的量為n(Fe)＝0.4 mol，即可算反應(yīng)后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(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(xué)方程式為3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故答案為：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。

(2)液體加熱時(shí)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。

(4)在驗(yàn)證反應(yīng)后黑色固體的成分時(shí)，檢驗(yàn)Fe3＋，最佳試劑為KSCN溶液，在確定存在Fe3＋時(shí)，檢驗(yàn)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(shí)，不能用鹽酸，也不能用硝酸(因?yàn)?/span>HNO3可氧化Fe2＋)，可用稀硫酸，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(yàn)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，故答案為：酸性KMnO4溶液，溶液褪色(或鐵氰化鉀溶液，生成藍(lán)色沉淀，答案合理即可)。

(7)由“紅棕色固體”知，該物質(zhì)為Fe2O3，則試劑b為NaOH溶液，故答案為：堿液（如NaOH、KOH)。

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