Question

【題目】如圖是鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。在硬質(zhì)玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨(石棉絨是耐高溫材料，與水、鐵不反應(yīng))的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

(1)已知該實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：Fe+H2OFe3O4+H2(請(qǐng)配平)____。

(2)儀器a的名稱是________。

(3)某同學(xué)為了研究一定時(shí)間內(nèi)鐵粉的轉(zhuǎn)化率，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的鐵粉進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)量反應(yīng)后生成氣體的體積，計(jì)算鐵粉的轉(zhuǎn)化率。

①該同學(xué)應(yīng)該先點(diǎn)燃___(填“A”或“B”)處的酒精燈(或酒精噴燈)，測(cè)量氣體體積不可以選用上圖中___(填“甲”“乙”或“丙”)裝置。

②稱取5.6 g鐵粉與適量石棉絨混合，然后加熱反應(yīng)一段時(shí)間。若測(cè)出的氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為0.448 L，則鐵粉的轉(zhuǎn)化率為___。

(4)將硬質(zhì)玻璃管中反應(yīng)后的固體混合物全部取出置于燒杯中，加入足量的鹽酸溶解并過濾，為探究反應(yīng)后溶液中可能的陽(yáng)離子，小林同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)你將下表補(bǔ)充完整：

步驟	現(xiàn)象	解釋(用離子方程式表示)	結(jié)論
Ⅰ.取樣，滴加KSCN溶液	溶液不變紅色	①Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O ②____________	Ⅲ.反應(yīng)后的溶液中陽(yáng)離子為_______
Ⅱ.取樣，滴加NaOH溶液	剛開始無明顯現(xiàn)象，一段時(shí)間后先出現(xiàn)白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色	①____________ ②Fe2++2OH—=Fe(OH)2↓ ③4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

Answer 1

【答案】3、4、1、4 干燥管 A 甲 15% Fe+2Fe3+＝3Fe2+ OH－+H+＝H2O H＋、Fe2＋

【解析】

(1)根據(jù)原子守恒配平反應(yīng)的方程式；

(2)分析裝置圖中儀器形狀和用途判斷儀器名稱；

(3)①高溫鐵和水蒸氣反應(yīng)，所以裝置A處加熱產(chǎn)生水蒸氣，再點(diǎn)燃B裝置處的酒精燈，根據(jù)儀器的構(gòu)造特點(diǎn)分析判斷；

②依據(jù)鐵和水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，依據(jù)反應(yīng)化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算反應(yīng)的鐵的質(zhì)量，得到鐵的轉(zhuǎn)化率；

(4)依據(jù)方程式和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析判斷。

(1)根據(jù)原子守恒可知該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；

(2)根據(jù)裝置圖中儀器的構(gòu)造可知儀器a的名稱是干燥管；

(3)①高溫鐵和水蒸氣反應(yīng)，所以裝置A處加熱產(chǎn)生水蒸氣，再點(diǎn)燃B裝置處的酒精燈，甲中導(dǎo)氣管位置錯(cuò)誤，不能到達(dá)排水量氣的目的，不可以測(cè)量生成氫氣的體積，乙丙都可以利用裝置測(cè)定生成氣體的體積；

②稱取5.6 g鐵粉與適量石棉絨混合，然后加熱反應(yīng)一段時(shí)間。若測(cè)出的氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為0.448 L，生成的氣體是氫氣，物質(zhì)的量為0.02mol，依據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式得到反應(yīng)鐵的質(zhì)量為0.02mol×＝0.015mol，質(zhì)量是0.015mol×56g/mol＝0.84g，則鐵粉的轉(zhuǎn)化率為×100%＝15%；

(4)向反應(yīng)后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，溶液中不存在鐵離子，這說明鐵過量，生成的鐵離子被鐵還原生成亞鐵離子，離子方程式為Fe+2Fe3+＝3Fe2+；取樣，滴加NaOH溶液，剛開始無明顯現(xiàn)象，說明鹽酸過量，首先發(fā)生中和反應(yīng)，方程式為OH—+H+＝H2O；根據(jù)離子方程式可知有氫氧化亞鐵生成，又因?yàn)闅溲趸瘉嗚F易被氧化，所以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是一段時(shí)間后先出現(xiàn)白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色，根據(jù)以上分析可知反應(yīng)后的溶液中陽(yáng)離子為H＋、Fe2＋。