Question

某實驗小組的同學為探究鐵及其化合物的性質(zhì)，進行了如下實驗，請按照要求回答下列問題：

（1）甲同學為了探究鐵與水是否反應，先向一只試管中加入少量還原鐵粉和適量蒸餾水，觀察現(xiàn)象；然后再將其加熱，觀察現(xiàn)象．根據(jù)上述實驗，得出的結(jié)論是

 

．接著他又按如圖1所示裝置進行實驗．圖中濕棉花的作用是

 

，試管中發(fā)生反應的化學方程式為

 

．
（2）乙同學在一塊覆滿銅的絕緣板上，用熔化的蠟寫了個字，待蠟凝固后，將絕緣板浸沒在盛有FeCl₃溶液的小燒杯中，再將小燒杯放入盛有熱水的大燒杯中．一段時間后，用鑷子取出絕緣板，用水沖洗后除去蠟，發(fā)現(xiàn)只有字跡處留有亮紅色的銅．實驗中熱水的作用是

 

，F(xiàn)e³⁺作

 

劑（填“氧化”、“還原”或“催化”）．
（3）丙同學想利用FeCl₃溶液、鐵棒、碳棒、導線、燒杯、電流計（用“”表示），設計一套原電池裝置，并驗證有電流產(chǎn)生，請幫他在圖2方框內(nèi)補充全裝置簡圖（要求標注正、負極及其材料和電解質(zhì)溶液名稱）．
（4）丁同學利用如圖1裝置，進行鋁熱反應的實驗．若生成a g鐵，至少需要還原劑的物質(zhì)的量為

 

mol．

Answer 1

分析：（1）鐵粉與冷水、熱水均不能發(fā)生化學反應，鐵與水蒸氣在高溫條件下可以發(fā)生反應生成四氧化三鐵和氫氣，濕棉花在加熱時能夠提供水蒸氣；
（2）石蠟對銅起到保護作用，沒被保護的銅浸沒在FeCl₃溶液中被Fe³⁺氧化為銅離子，溫度升高化學反應速率加快；
（3）自發(fā)的氧化還原反應為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，因此鐵棒作負極，碳棒作正極，電解質(zhì)溶液為氯化鐵溶液；
（4）由鐵的質(zhì)量求出物質(zhì)的量，根據(jù)Fe₂O₃+2Al

高溫  .

Al₂O₃+2Fe求算Al的物質(zhì)的量．

解答：解：（1）鐵粉與冷水、熱水均不能發(fā)生化學反應，鐵與水蒸氣在高溫條件下可以發(fā)生反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+H₂，
濕棉花在加熱時能夠提供水蒸氣，
故答案為：鐵不能與冷水、熱水反應；為反應提供水蒸氣；3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+H₂；
（2）溫度升高化學反應速率加快，因此實驗中熱水的作用是加快化學反應速率，F(xiàn)e³⁺與Cu發(fā)生反應生成銅離子和亞鐵離子，離子方程式為：2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺，F(xiàn)e³⁺作氧化劑，
故答案為：加快化學反應速率；氧化；
（3）自發(fā)的氧化還原反應為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，因此鐵棒作負極，碳棒作正極，電解質(zhì)溶液為氯化鐵溶液，因此裝置圖為，
故答案為：；
（4）Fe的物質(zhì)的量為n（Fe）=

ag

56g/mol

=

a

56

mol，根據(jù)Fe₂O₃+2Al

高溫  .

Al₂O₃+2Fe可知還原劑為Al，而且n（Al）=n（Fe）=

a

56

mol，因此若生成a g鐵，至少需要還原劑的物質(zhì)的量為

a

56

mol，
故答案為：

a

56

．

點評：本題考查Fe與水的實驗和換電池裝置的設計，涉及化學方程式的書寫和依據(jù)化學方程式計算、影響化學反應速率的因素等知識，其中原電池的設計是難點，要依據(jù)自發(fā)的氧化還原反應去分析，發(fā)生氧化反應的電極為負極，發(fā)生還原反應的電極為正極．