常溫下，在沒有氧氣存在時，鐵粉與水幾乎不反應，但在高溫下，鐵粉能與水蒸氣反應．
（1）鐵粉與水蒸氣反應的化學方程式是
Fe3O4+4H2O
 高溫 
.
 
3Fe+4H2
Fe3O4+4H2O
 高溫 
.
 
3Fe+4H2
．
（2）停止反應，待裝置冷卻后，取出反應后的混合物，加入過量的稀硫酸充分反應，過濾．簡述檢驗所得濾液中含有Fe3+的操作方法：
取少量濾液與試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，證明含有鐵離子，否則無鐵離子
取少量濾液與試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，證明含有鐵離子，否則無鐵離子
．
（3）經(jīng)檢驗上述濾液中不含F(xiàn)e3+，這不能說明鐵粉與水蒸氣反應所得的產(chǎn)物中不含+3價的鐵．原因是（結(jié)合化學方程式說明）
如果反應后的混合物中含有過量的鐵粉，會發(fā)生反應2Fe3++Fe=3Fe2+，鐵粉把鐵離子全部還原為亞鐵離子后滴入KSCN溶液不變紅色
如果反應后的混合物中含有過量的鐵粉，會發(fā)生反應2Fe3++Fe=3Fe2+，鐵粉把鐵離子全部還原為亞鐵離子后滴入KSCN溶液不變紅色
．
（4）某同學利用上述濾液制取白色的Fe（OH）2沉淀，向濾液中加入NaOH溶液后，觀察到生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色．
①沉淀由白色變?yōu)榧t褐色的化學反應方程式是
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
．
②為了得到白色的Fe（OH）2沉淀，并盡可能較長時間保持白色沉淀，該同學設(shè)計了如圖所示的裝置：
請簡述實驗操作：
實驗時先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應，用生成的氫氣排出裝置中的空氣，然后關(guān)閉K，利用生成的氫氣將試管中的硫酸亞鐵溶液壓入氫氧化鈉溶液中，則可在盛氫氧化鈉溶液的試劑瓶中較長時間保存白色氫氧化亞鐵沉淀；
實驗時先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應，用生成的氫氣排出裝置中的空氣，然后關(guān)閉K，利用生成的氫氣將試管中的硫酸亞鐵溶液壓入氫氧化鈉溶液中，則可在盛氫氧化鈉溶液的試劑瓶中較長時間保存白色氫氧化亞鐵沉淀；
．
分析：（1）在高溫下，鐵粉和水蒸氣反應，產(chǎn)物有四氧化三鐵和氫氣；
（2）檢驗濾液中是否含有Fe3+的簡單方法是滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變紅色；
（3）反應生成四氧化三鐵可以與稀硫酸發(fā)生反應Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若鐵粉過量，還可以和鐵離子反應生成亞鐵離子，所以濾液中可能含有鐵離子，也可能不含有鐵離子；
（4）①氫氧化亞鐵不穩(wěn)定接觸空氣時很快被氧化為氫氧化鐵；
②要較長時間觀察到氫氧化亞鐵的白色沉淀，關(guān)鍵是怎樣降低反應體系中氧氣的量，利用生成的氫氣趕凈裝置中的氧氣，據(jù)此分析實驗步驟；
解答：解：（1）在高溫下，鐵粉和水蒸氣反應，產(chǎn)物有四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為：Fe3O4+4H2O
 高溫 
.
 
3Fe+4H2；
故答案為：Fe3O4+4H2O
 高溫 
.
 
3Fe+4H2；
（2）檢驗濾液中是否含有Fe3+的簡單方法是滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變紅色，若溶液變紅色證明含有Fe3+，否則不含；
故答案為：取少量濾液與試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，證明含有鐵離子，否則無鐵離子；
（3）反應生成四氧化三鐵可以與稀硫酸發(fā)生反應Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若鐵粉過量，還可以和鐵離子反應生成亞鐵離子，所以濾液中可能含有鐵離子，也可能不含有鐵離子；
故答案為：如果反應后的混合物中含有過量的鐵粉，會發(fā)生反應2Fe3++Fe=3Fe2+，鐵粉把鐵離子全部還原為亞鐵離子后滴入KSCN溶液不變紅色；
（4）①氫氧化亞鐵不穩(wěn)定接觸空氣時很快被氧化為氫氧化鐵，反應的化學方程式為：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
故答案為：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
②要較長時間觀察到氫氧化亞鐵的白色沉淀，關(guān)鍵是怎樣降低反應體系中氧氣的量，利用生成的氫氣趕凈裝置中的氧氣，實驗步驟為：實驗時先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應，用生成的氫氣排出裝置中的空氣，然后關(guān)閉K，利用生成的氫氣將試管中的硫酸亞鐵溶液壓入氫氧化鈉溶液中，則可在盛氫氧化鈉溶液的試劑瓶中較長時間保存白色氫氧化亞鐵沉淀；
故答案為：實驗時先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應，用生成的氫氣排出裝置中的空氣，然后關(guān)閉K，利用生成的氫氣將試管中的硫酸亞鐵溶液壓入氫氧化鈉溶液中，則可在盛氫氧化鈉溶液的試劑瓶中較長時間保存白色氫氧化亞鐵沉淀；
點評：本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)的分析應用，實驗過程分析和實驗設(shè)計是解題關(guān)鍵，題目難度中等．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中化學 來源： 題型：閱讀理解

(14分)欲用濃硝酸法(測定反應后生成氣體的量)測定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分數(shù)。資料表明：①反應中除生成NO2氣體外還有少量的NO生成；②常溫下N02與N2O4混合存在，在低于0℃時幾乎只有無色N2O4液體或晶體存在。為完成測定并驗證有NO生成，有人設(shè)計下圖實驗裝置。

(1)實驗開始前要先打開A部分的活塞K1，持續(xù)通一段時間的氮氣再關(guān)閉K1，這樣做的目的是________________________________________________。

(2)裝置B瓶的作用是___________________________________________。

(3)A中反應停止后，打開D中的活塞K2并通人氧氣，若反應中確有NO產(chǎn)生，則D中應出現(xiàn)的現(xiàn)象是________________；實驗發(fā)現(xiàn)，通人氧氣溫度的高低對實驗現(xiàn)象有較大影響，則為了便于觀察應通人_______________(填“冷”或“熱”)的氧氣。

(4)為了減少測量誤差，在A中反應完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后，還應繼續(xù)進行的操作是：___________________________________________________。

(5)實驗測得下列數(shù)據(jù)：所用銅銀合金質(zhì)量為15．0 g，濃硝酸的體積為40 mL，濃度為13．5mol·L－1。實驗后：A中溶液體積為40mL，H+濃度為1.0mol·L－1。若設(shè)反應中硝酸既無揮發(fā)也無分解，則：

    ①參加反應的硝酸的物質(zhì)的量為______________；

    ②若已測出反應后E裝置的生成物含氮元素的質(zhì)量，則為確定合金中銅的質(zhì)量分數(shù)，還需要測定的數(shù)據(jù)是__________。

(6)實驗中只測定銅的質(zhì)量分數(shù)，不驗證NO的產(chǎn)生，則在銅銀合金與硝酸反應后，只需簡單的實驗操作就可以達到目的，請簡述實驗過程_______________                                 ____。

【解析】本實驗的目的有兩個。一是驗證反應中除生成NO2氣體外還有少量的NO生成，二是測定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分數(shù)，解題時我們始終圍繞這兩個目的。要驗證有NO生成，就必須要保證整個裝置中沒有氧氣存在，否則即使生成NO，也會轉(zhuǎn)變成NO2，所以實驗開始前要先打開A部分的活塞K1，持續(xù)通一段時間的氮氣再關(guān)閉K1，這樣做的目的是排盡裝置中的空氣。檢驗NO的方法是將NO與O2反應生成紅棕色的NO2，由于反應中本來就生成NO2，所以必須將NO2與NO分離，結(jié)合題目不難得到裝置C的作用就是將NO2轉(zhuǎn)變成無色N2O4液體或晶體。如果溫度過低NO2會轉(zhuǎn)變成無色N2O4液體或晶體，所以為了便于觀察應通人熱的氧氣。要測定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分數(shù)除知道銅銀合金的質(zhì)量外，還必須測得與銅銀合金相關(guān)的另外一個量，方可列方程組求解。結(jié)合題意，可知方法為測出氮的氧化物的質(zhì)量。由于氮的氧化物存在于C、E兩個裝置中，所以必須測出兩個裝置的質(zhì)量變化。另為保證測定準確，在A中反應完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后，還應打開K1、K2，持續(xù)一段時間的N2和O2，以保證氮的氧化物被充分吸收。計算參加反應的硝酸的物質(zhì)的量可以利用原子守恒進行計算，反應后剩余硝酸是0.04mol，反應前硝酸是0.04L×13.5mol/L＝0.54mol，剩余參加反應的硝酸是0.5mol。因為溶液中含有銀離子，剩余可以通過沉淀法來測定銀的物質(zhì)的量。

 

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科目：高中化學 來源：2014屆河北省高一下學期期中考試化學試卷（解析版） 題型：實驗題

(14分)欲用濃硝酸法(測定反應后生成氣體的量)測定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分數(shù)。資料表明：①反應中除生成NO2氣體外還有少量的NO生成；②常溫下N02與N2O4混合存在，在低于0℃時幾乎只有無色N2O4液體或晶體存在。為完成測定并驗證有NO生成，有人設(shè)計下圖實驗裝置。

(1)實驗開始前要先打開A部分的活塞K1，持續(xù)通一段時間的氮氣再關(guān)閉K1，這樣做的目的是________________________________________________。

(2)裝置B瓶的作用是___________________________________________。

(3)A中反應停止后，打開D中的活塞K2并通人氧氣，若反應中確有NO產(chǎn)生，則D中應出現(xiàn)的現(xiàn)象是________________；實驗發(fā)現(xiàn)，通人氧氣溫度的高低對實驗現(xiàn)象有較大影響，則為了便于觀察應通人_______________(填“冷”或“熱”)的氧氣。

(4)為了減少測量誤差，在A中反應完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后，還應繼續(xù)進行的操作是： ___________________________________________________。

(5)實驗測得下列數(shù)據(jù)：所用銅銀合金質(zhì)量為15．0 g，濃硝酸的體積為40 mL，濃度為13．5mol·L－1。實驗后：A中溶液體積為40mL，H+濃度為1.0mol·L－1。若設(shè)反應中硝酸既無揮發(fā)也無分解，則：

    ①參加反應的硝酸的物質(zhì)的量為______________；

    ②若已測出反應后E裝置的生成物含氮元素的質(zhì)量，則為確定合金中銅的質(zhì)量分數(shù)，還需要測定的數(shù)據(jù)是__________。

(6)實驗中只測定銅的質(zhì)量分數(shù)，不驗證NO的產(chǎn)生，則在銅銀合金與硝酸反應后，只需簡單的實驗操作就可以達到目的，請簡述實驗過程_______________                                  ____。

【解析】本實驗的目的有兩個。一是驗證反應中除生成NO2氣體外還有少量的NO生成，二是測定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分數(shù)，解題時我們始終圍繞這兩個目的。要驗證有NO生成，就必須要保證整個裝置中沒有氧氣存在，否則即使生成NO，也會轉(zhuǎn)變成NO2，所以實驗開始前要先打開A部分的活塞K1，持續(xù)通一段時間的氮氣再關(guān)閉K1，這樣做的目的是排盡裝置中的空氣。檢驗NO的方法是將NO與O2反應生成紅棕色的NO2，由于反應中本來就生成NO2，所以必須將NO2與NO分離，結(jié)合題目不難得到裝置C的作用就是將NO2轉(zhuǎn)變成無色N2O4液體或晶體。如果溫度過低NO2會轉(zhuǎn)變成無色N2O4液體或晶體，所以為了便于觀察應通人熱的氧氣。要測定某銅銀合金中銅的質(zhì)量分數(shù)除知道銅銀合金的質(zhì)量外，還必須測得與銅銀合金相關(guān)的另外一個量，方可列方程組求解。結(jié)合題意，可知方法為測出氮的氧化物的質(zhì)量。由于氮的氧化物存在于C、E兩個裝置中，所以必須測出兩個裝置的質(zhì)量變化。另為保證測定準確，在A中反應完成和D中出現(xiàn)現(xiàn)象后，還應打開K1、K2，持續(xù)一段時間的N2和O2，以保證氮的氧化物被充分吸收。計算參加反應的硝酸的物質(zhì)的量可以利用原子守恒進行計算，反應后剩余硝酸是0.04mol，反應前硝酸是0.04L×13.5mol/L＝0.54mol，剩余參加反應的硝酸是0.5mol。因為溶液中含有銀離子，剩余可以通過沉淀法來測定銀的物質(zhì)的量。

 

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