Question

【題目】鐵不能與冷、熱水反應(yīng),但能與水蒸氣反應(yīng)。資料顯示，在不同溫度下，鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物不同，溫度低于570 ℃時(shí),生成FeO，高于570 ℃時(shí)，生成Fe3O4。某學(xué)生用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，完成還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

（1）實(shí)驗(yàn)中使用肥皂液的作用是___________________。

（2）甲同學(xué)為探究實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)的固體含有哪些物質(zhì),進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①	取少量黑色粉末X放入試管1中，加入鹽酸,微熱	黑色粉末逐漸溶解，溶液呈綠色；有少量氣泡產(chǎn)生
②	向試管1中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩	溶液沒(méi)有出現(xiàn)紅色

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),能確定固體中存在的物質(zhì)有：______________________________；不能確定是否存在Fe3O4的原因是：___________________________________________。

（3）乙同學(xué)設(shè)計(jì)下列實(shí)驗(yàn)方案以確定實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)的固體是否存在Fe3O4。

①溶液X中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為___________；

②操作a為_______，檢驗(yàn)沉淀是否已經(jīng)洗滌干凈的操作是___________________。

③如果取固體樣品m1克，反應(yīng)后得到紅棕色固體m2克，則m1與m2之比最少應(yīng)大于______時(shí)，才能確定固體樣品中一定存在Fe3O4。

（4）丙同學(xué)將試管內(nèi)固體看做鐵的氧化物（FexO），取出6.08g溶于足量鹽酸中，向所得溶液中通入448mLCl2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），恰好將Fe2+完全氧化。則X=__________。

Answer 1

【答案】 收集并檢驗(yàn)反應(yīng)中生成的H2 Fe Fe3O4溶于鹽酸生成Fe3+,與Fe反應(yīng)生成Fe2+ 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 過(guò)濾、洗滌 取少量最后一次洗滌液，滴加AgNO3溶液，若無(wú)沉淀生成，則表明沉淀已洗凈；反之未洗凈。 0.9 0.8

【解析】（1）使用肥皂液的作用是檢驗(yàn)反應(yīng)中生成的H2，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(tīng)到爆鳴聲時(shí)，說(shuō)明“鐵與水蒸氣”能夠進(jìn)行反應(yīng)；（2）黑色粉末逐漸溶解，溶液呈綠色，向試管1中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩溶液沒(méi)有出現(xiàn)紅色，說(shuō)明有亞鐵離子生成；有少量氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明一定有單質(zhì)鐵；由于Fe3O4溶于鹽酸生成Fe3+，鐵離子與Fe反應(yīng)生成Fe2+，所以不能確定是否存在Fe3O4；（3）①雙氧水可將二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，離子方程式為2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；②操作a為過(guò)濾、洗滌；洗滌液中無(wú)氯離子，表明沉淀已洗滌干凈，檢驗(yàn)方法為取少量最后一次洗滌液，滴加AgNO3溶液，若無(wú)沉淀生成，表明沉淀已洗滌干凈，反之未洗凈。③固體樣品m1克與紅棕色固體m2克所含鐵元素的物質(zhì)的量相同，假設(shè)全部是FeO，則

2FeO≈Fe2O3

144g 160g

m1與m2之比=144g/160g=0.9；

假設(shè)全部是Fe3O4，則

2Fe3O4≈3Fe2O3

464g 480g

m1與m2之比=464g/480g=0.97，m1與m2之比最少應(yīng)大于0.9時(shí)，固體樣品中一定存在Fe3O4；（4）氯氣的物質(zhì)的量是0.448L÷22.4L/mol＝0.02mol，反應(yīng)后鐵元素化合價(jià)升高到+3價(jià)，則根據(jù)電子得失守恒可知，解得X＝0.8。