Question

7．人類對鐵的冶煉及使用已有很久的歷史．
I．一氧化碳在高溫下可與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，此 反應(yīng)可用于工業(yè)上冶煉金屬鐵． 在該反應(yīng)中，若 消耗了1mol Fe₂O₃，則轉(zhuǎn)移了6mol電子，理論上生成的CO₂在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是67.2L．
Ⅱ．下圖是鐵粉和水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，

（1）裝置B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）堿石灰的作用是干燥氫氣；反應(yīng)前A中投放碎瓷片的目的是防止暴沸．
（3）B、E兩處酒精燈，必須后點(diǎn)燃的是E．
（4）裝置E中的現(xiàn)象是黑色固體變紅，右端管壁有水珠．
Ⅲ．設(shè)計(jì)如下流程測定反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管B中固體含鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

（1）加入新制氯水時，反應(yīng)的離子方程式為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（2）反應(yīng)后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%．

Answer 1

分析 I．一氧化碳在高溫下可與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，鐵元素由+3價變?yōu)?價，碳由+2價變?yōu)?4價，根據(jù)化合價變化的數(shù)值判斷電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目計(jì)算生成的氣體的體積，根據(jù)V=n•Vm計(jì)算氣體的體積；
Ⅱ．由圖可知，A中加熱提供水蒸氣，在B中發(fā)生Fe與水蒸氣的反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，C為緩沖裝置，D中干燥管干燥氫氣，E為氫氣還原氧化銅的裝置，以此來解答．
（1）根據(jù)鐵在高溫下與水反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣；
（2）堿石灰的作用是干燥氫氣，A中加熱提供水蒸氣，投放碎瓷片的目的是防止暴沸；
（3）E為氫氣還原氧化銅的裝置，B、E兩處酒精燈，必須后點(diǎn)燃的是E，需B制取氫氣；
（4）裝置E為氫氣還原氧化銅的裝置，氧化銅為黑色，銅為光亮的紅色；
Ⅲ．由“紅棕色固體”知，該物質(zhì)為Fe₂O₃，反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系為：Fe→FeCl₂$\stackrel{Cl_{2}}{→}$FeCl₃→Fe（OH）₃，則試劑b為NaOH溶液．
（1）加入新制氯水，氯氣氧化亞鐵離子；
（2）根據(jù)鐵元素守恒計(jì)算，氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于硬質(zhì)玻璃管B中固體含鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：I．一氧化碳在高溫下可與氧化鐵發(fā)生反應(yīng)：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，鐵元素由+3價變?yōu)?價，1molFe₂O₃發(fā)生反應(yīng)時，得電子6mol，1molFe₂O₃發(fā)生反應(yīng)，生成CO₂氣體3mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V=n•Vm=3mol×22.4mol/L=67.2L，
故答案為：6；67.2；
Ⅱ．（1）鐵在高溫下與水反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)方程式為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O_（g_）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）D中藥品為堿石灰，堿石灰主要是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物，主要作為干燥劑，在該實(shí)驗(yàn)中可干燥氫氣，A中加熱提供水蒸氣，投放碎瓷片的目的是防止暴沸，
故答案為：干燥氫氣；防止暴沸；
（3）E為氫氣還原氧化銅的裝置，需B制取氫氣；B為鐵和水蒸氣制取氫氣，所以，必須后點(diǎn)燃的是E，
故答案為：E；
（4）氧化銅為黑色，裝置E中氫氣還原氧化銅，反應(yīng)為：CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，現(xiàn)象為：黑色固體變紅，右端管壁有水珠，
故答案為：黑色固體變紅，右端管壁有水珠；
III．（1）氯氣具有氧化性，能氧化亞鐵離子，反應(yīng)為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）氧化鐵的質(zhì)量等于樣品的質(zhì)量，所以硬質(zhì)玻璃管B中固體含鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為氧化鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則反應(yīng)后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{2×56}{2×56+3×16}$×100%=70%，
故答案為：70%．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的反應(yīng)及裝置的作用為解答關(guān)鍵，側(cè)重分析與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行計(jì)算能力，題目難度中等．