Question

查閱資料：在不同溫度下，納米級Fe粉與水蒸氣反應的固體產物不同：溫度低于570℃時生成FeO，高于570℃時生成Fe₃O₄．甲同學用圖1所示裝置進行納米級Fe粉與水蒸氣的實驗：

（1）該裝置中納米級Fe粉與水蒸氣反應的化學方程式是

 

．
（2）裝置C的作用是

 

．
（3）乙同學為探究實驗結束后試管內的固體物質成分，進行了下列實驗：

實驗步驟	實驗操作	實驗現象
Ⅰ	將反應后得到黑色粉末X（假定為均勻的），取出少量放入另一試管中，加入少量鹽酸，微熱	黑色粉末逐漸溶解，溶液呈淺綠色；有少量氣泡產生
Ⅱ	向實驗I中得到的溶液滴加幾滴KSCN溶液，振蕩	溶液沒有出現血紅色

乙同學認為該條件下反應的固體產物為FeO．丙同學認為該結論不正確，他的理由是

 

（用離子方程式表示）．
（4）丁同學稱取5.60gFe粉，用乙的裝置反應一段時候后，停止加熱．將試管內的固體物質在干燥器中冷卻后，稱得質量為6.88g．然后將冷卻后的固體物質與足量FeCl₃溶液充分反應，消耗FeCl₃的0.08mol．丁同學實驗的固體產物為

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,鐵及其化合物的性質實驗

專題：實驗題

分析：（1）Fe粉與水蒸氣在高溫下反應生成Fe₃O₄和氫氣；
（2）裝置C用于制備水蒸氣；
（3）如鐵粉過量，則不能生成Fe³⁺；
（4）鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，結合固體質量分析判斷生成物成分．

解答： 解：（1）Fe粉與水蒸氣在高溫下反應生成Fe₃O₄和氫氣，方程式為3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂，故答案為：3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂；
（2）反應物為鐵和水蒸氣，則裝置C用于制備水蒸氣，故答案為：制取水蒸氣；
（3）如鐵粉過量，鐵離子能與鐵反應生成亞鐵離子，反應方程式為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，不能確定是否為FeO，故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（4）3Fe+4H₂O═Fe₃O₄ +4H₂ Fe的質量為5.6g，則n（Fe）=0.1mol，如果這些Fe完全和水蒸氣反應，那么應該生成

0.1

3

mol 的Fe₃O₄，m（Fe₃O₄）=

0.1

3

×M（Fe₃O₄）=7.73g，但是現在只產生了 6.88g 的 Fe₃O₄，就表明 Fe 沒有完全反應，還有剩余，則固體產物為Fe₃O₄、Fe，故答案為：Fe₃O₄、Fe．

點評：本題考查性質實驗方案的設計，為高頻考點，側重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，把握高溫下鐵與水反應及實驗中裝置的作用為解答的關鍵，題目難度中等．