Question

新型材料納米級Fe粉具有超強的磁性，能用作高密度磁記錄的介質(zhì)以及高效催化劑等．
Ⅰ．實驗室采用氣相還原法制備納米級Fe，其流程如圖甲：
（1）FeCl₂?nH₂O固體加熱脫水通常要通入

 

．
（2）生成納米級Fe的化學方程式為

 

．
Ⅱ．在不同溫度下，納米級Fe粉與水蒸氣反應的固體產(chǎn)物不同：溫度低于570℃時生成FeO，高于570℃時生成Fe₃O₄．甲同學用圖乙所示裝置進行納米級Fe粉與水蒸氣的反應并驗證固體產(chǎn)物
（3）B中收集到的氣體是

 

（填名稱），C裝置的作用是

 

．
（4）乙同學為探究實驗結束后試管內(nèi)的固體物質(zhì)成分，進行了下列實驗：

實驗步驟	實驗操作	實驗現(xiàn)象
①	將反應后得到的黑色粉末（假定均勻）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(chǎn)生
②	向上述溶液中滴加幾滴KSCN溶液，震蕩	溶液沒有出現(xiàn)紅色

乙同學認為該條件下反應的固體產(chǎn)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）．
（5）丁同學稱取5.60g Fe粉，反應一段時間后，停止加熱．將試管內(nèi)的固體物質(zhì)在干燥器中冷卻后，稱得質(zhì)量為6.88g．然后將冷卻后的固體物質(zhì)與足量FeCl₃溶液充分反應，消耗0.08mol FeCl₃．丁同學實驗的固體產(chǎn)物為

 

．

Answer 1

考點：鐵及其化合物的性質(zhì)實驗

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）依據(jù)亞鐵離子加熱過程容易水解以及HCl易揮發(fā)解答；
（2）依據(jù)題意寫出化學反應方程式即可；
（3）依據(jù)鐵與水蒸氣反應生成氫氣回答；依據(jù)水蒸氣的來源回答；
（4）依據(jù)鐵離子的強氧化性以及金屬鐵的還原性回答；
（5）依據(jù)物質(zhì)的量守恒計算回答即可．

解答： 解：（1）由于亞鐵離子容易水解生成HCl，且HCl具有揮發(fā)性，故采用HCl氣體為保護氣，可以抑制亞鐵離子水解，故答案為：干燥的HCl氣體；
（2）依據(jù)圖甲得出氯化亞鐵在氮氣保護以及高溫條件下與氫氣反應生成鐵和HCl，故答案為：FeCl₂+H₂

高溫  .

Fe+2HCl；
（3）B中生成氣體為氫氣，氫氣不溶于水，能用排水法收集，裝置C為加熱水以產(chǎn)生水蒸氣，故答案為：氫氣；提供反應所需的水蒸氣；
（4）鐵離子能與鐵反應生成亞鐵離子，故離子反應方程式為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（5）3Fe+4H₂O═Fe₃O₄ +4H₂ Fe的質(zhì)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(xiàn)在只產(chǎn)生了 6.88g 的 Fe₃O₄，就表明 Fe 沒有完全反應，還有剩余，因為多出來的質(zhì)量 6.88g-5.6g=1.28g 就是氧元素的質(zhì)量，所以n（O）=

1.28g

16g/mol

=0.08mol，而一個Fe₃O₄分子含4個氧原子，所以 n（Fe₃O_4）=

1

4

×n（O）=0.02mol，m（Fe₃O₄）=0.02 mol×M（Fe₃O₄）=4.64g，那么這6.88g 固體中就含有 Fe₃O₄ 4.64g，而Fe 就有 6.88g-4.64g=2.24g，n（Fe）=

2.24g

56g/mol

=0.04mol，依據(jù)反應 Fe+2FeCl₃═3FeCl₂，所以消耗的FeCl₃的物質(zhì)的量是n（Fe）的2倍為 0.08mol，
故答案為：Fe₃O₄、Fe．

點評：本題考查了物質(zhì)制備和物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，實驗過程和實驗現(xiàn)象分析是解題關鍵，題目難度中等．