在不同溫度下,鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物不同.
Fe+H2O
 <570℃ 
.
 
FeO+H2    3Fe+4H2O
 >570℃ 
.
 
Fe3O4+4H2
某興趣小組用如圖所示裝置,使鐵粉與過量水蒸氣充分反應(yīng).
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(1)實(shí)驗(yàn)過程中,應(yīng)先點(diǎn)燃
 
(選填“酒精燈”或“酒精噴燈”);裝置中石棉絨的作用是
 

(2)若在實(shí)驗(yàn)中的某段時間內(nèi)生成H2 448mL(已換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況),則這段時間內(nèi)參加反應(yīng)的鐵粉質(zhì)量至少是
 
 g.
(3)鐵粉完全反應(yīng)后,興趣小組對硬質(zhì)玻璃管中生成的FeO和Fe3O4的質(zhì)量進(jìn)行測定,實(shí)驗(yàn)流程如下圖(已知石棉絨不溶于鹽酸).
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請回答下列問題:
①溶液B中的陽離子有
 

②固體樣品A中鐵的氧化物的質(zhì)量分別是:m(FeO)=
 
 g,m(Fe3O4)=
 
 g.
分析:(1)鐵能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng),先加熱酒精燈利用生成的水蒸氣排除裝置中的空氣;裝置中石棉絨可以增大水蒸氣與鐵粉的接觸面積;
(2)依據(jù)3Fe+4H2O(g)
 高溫 
.
 
Fe3O4+H2 ,由標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣的體積求出氫氣的物質(zhì)的量,依據(jù)3Fe+4H2O(g)
 高溫 
.
 
Fe3O4+H2 ,求出鐵的物質(zhì)的量,然后計算出鐵的質(zhì)量;
(3)分析流程圖注意抓主要陽離子,固體樣品A中加入過量鹽酸后過濾,濾渣為石棉絨,溶液B含有生成的Fe2+、Fe3+;加氯水把Fe2+氧化為Fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵,灼燒得到D氧化鐵;若加銅粉,溶液F中含有Fe2+、Cu2+,加氯水把Fe2+氧化為Fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵、氫氧化銅沉淀,灼燒得到固體GFe2O3和CuO混合物.
①固體樣品A中加入過量鹽酸后過濾,濾渣為石棉絨,溶液B中的陽離子有FeO和Fe3O4分別與鹽酸反應(yīng)生成的Fe2+、Fe3+,以及過量鹽酸中的H+;
②紅棕色固體D為Fe2O3,其中Fe來源于FeO和Fe3O4,固體G為Fe2O3和CuO混合物,質(zhì)量差1.2g為CuO的質(zhì)量,由此可求出Fe3+和Fe2+、Cu2+的物質(zhì)的量,根據(jù)Fe3+和Fe2+的物質(zhì)的量求出FeO和Fe3O4的物質(zhì)的量,最后換算成質(zhì)量即可.
解答:解:(1)鐵能與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng),因此為了排除氧氣的干擾,先加熱酒精燈利用生成的水蒸氣排除裝置中的空氣;裝置中石棉絨可以增大水蒸氣與鐵粉的接觸面積,
故答案為:酒精燈;增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積;
(2)生成氫氣的物質(zhì)的量n(H2)=
0.448L
22.4L/mol
=0.02mol,依據(jù)3Fe+4H2O(g)
 高溫 
.
 
Fe3O4+4H2可知:n(Fe)=
3
4
×n(H2)=
3
4
×0.02mol=0.015mol,F(xiàn)e的質(zhì)量m(Fe)=0.015mol×56g/mol=0.84g,
故答案為:0.84;
(3)由流程圖可知,固體樣品A中加入過量鹽酸后過濾,濾渣為石棉絨,溶液B含有生成的Fe2+、Fe3+;加氯水把Fe2+氧化為Fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵,灼燒得到D氧化鐵;若加銅粉,溶液F中含有Fe2+、Cu2+,加氯水把Fe2+氧化為Fe3+,再加氫氧化鈉生成氫氧化鐵、氫氧化銅沉淀,灼燒得到固體GFe2O3和CuO混合物.
①固體樣品A中加入過量鹽酸后過濾,濾渣為石棉絨,溶液B中的陽離子有FeO和Fe3O4分別與鹽酸反應(yīng)生成的Fe2+、Fe3+,以及過量鹽酸中的H+,
故答案為:Fe3+、Fe2+、H+
②紅棕色固體D為Fe2O3,其物質(zhì)的量n(Fe2O3)=
4.0g
160g/mol
=0.025mol,由此可知FeO和Fe3O4中n(Fe2+)+n(Fe3+)=2n(Fe2O3)=0.05mol,固體G為Fe2O3和CuO混合物,則CuO的質(zhì)量m(CuO)=5.2g-4.0g=1.2g,n(CuO)=
1.2g
80g/mol
=0.015mol,根據(jù)2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+,n(Fe3+)=0.015mol×2=0.03mol,則n(Fe2+)=0.05mol-0.03mol=0.02mol,設(shè)FeO的物質(zhì)的量為xmol,F(xiàn)e3O4的物質(zhì)的量為ymol,則有:x+y=0.02、2y=0.03,求得x=0.005,y=0.015,因此m(FeO)=0.005mol×80g/mol=0.4g,m(Fe3O4)=0.015mol×232g/mol=3.48g,
故答案為:0.4;3.48.
點(diǎn)評:本題考查鐵與水蒸氣的反應(yīng),側(cè)重于化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)計算的綜合應(yīng)用,其中(3)②是難點(diǎn),在計算中注意抓住主要離子,運(yùn)用元素守恒進(jìn)行物質(zhì)的量的求算.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2011?湖南二模)鐵不能與冷、熱水反應(yīng),但能與水蒸氣反應(yīng).資料顯示,在不同溫度下,還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物是不同的,溫度低于570℃時,生成FeO,高于570℃時,生成Fe3O4.老師用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置,完成還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn).
(1)實(shí)驗(yàn)中使用肥皂液的作用是
檢驗(yàn)反應(yīng)中生成的H2
檢驗(yàn)反應(yīng)中生成的H2

(2)甲同學(xué)為探究實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)的固體含有哪些物質(zhì),進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):
實(shí)驗(yàn)編號 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
取少量黑色粉末X放入試管1中,加入鹽酸,微熱 黑色粉末逐漸溶解,溶液呈綠色;有少量氣泡產(chǎn)生
向試管1中滴加幾滴KSCN溶液,振蕩 溶液沒有出現(xiàn)血紅色
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),能確定固體中存在的物質(zhì)是
Fe
Fe
;不能確定是否存在Fe3O4的原因是
Fe3O4溶于鹽酸生成的Fe3+與Fe反應(yīng)生成了Fe2+
Fe3O4溶于鹽酸生成的Fe3+與Fe反應(yīng)生成了Fe2+

(3 )乙同學(xué)設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案如圖2以確定實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)的固體是否存在Fe3O4
①溶液X中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為
2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O
2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O
;足量氨水與金屬離子反應(yīng)的離子方程式為
Fe3++3NH3?H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
Fe3++3NH3?H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+

②操作a包括過濾和洗滌,檢驗(yàn)沉淀是否已經(jīng)洗滌干凈的操作是
取少量最后一次洗滌液,滴加AgNO3溶液,若無沉淀生成,則沉淀已洗干凈
取少量最后一次洗滌液,滴加AgNO3溶液,若無沉淀生成,則沉淀已洗干凈

③確定是否存在Fe3O4需要測定并記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是
固體樣品質(zhì)量和紅褐色固體的質(zhì)量(其他合理答案也可)
固體樣品質(zhì)量和紅褐色固體的質(zhì)量(其他合理答案也可)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

在高溫條件下鐵與水能發(fā)生反應(yīng).資料顯示,在不同溫度下,還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物是不同的,溫度低于570℃時,生成Fe0,高于570℃時,生成Fe304.老師用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置,完成還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn).

(1)實(shí)驗(yàn)中使用肥皂液的作用是
檢驗(yàn)反應(yīng)中生成的H2
檢驗(yàn)反應(yīng)中生成的H2

(2)甲同學(xué)為探究實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)的固體X中含有哪些物質(zhì),進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn).
實(shí)驗(yàn)編號 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
取少量黑色粉末X放入試管1中,加入鹽酸,微熱 黑色粉末逐漸溶解,溶液呈黃綠色;有少量氣泡產(chǎn)生
向試管1中滴加幾滴KSCN溶液,振蕩 溶液沒有出現(xiàn)血紅色
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn),能確定固體中存在的物質(zhì)是
Fe
Fe
;不能確定是否存在Fe0的原因是
鐵與鹽酸反應(yīng)生成了氯化亞鐵,或者 Fe3O4溶于鹽酸生成的Fe3+與Fe反應(yīng)生成了Fe2+
鐵與鹽酸反應(yīng)生成了氯化亞鐵,或者 Fe3O4溶于鹽酸生成的Fe3+與Fe反應(yīng)生成了Fe2+

(3)乙同學(xué)設(shè)計下列實(shí)驗(yàn)方案以確定實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)的固體中是否存在FeO.


確定是否存在Fe0需要測定并記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是
固體樣品質(zhì)量和紅褐色固體的質(zhì)量(其他合理答案也可)
固體樣品質(zhì)量和紅褐色固體的質(zhì)量(其他合理答案也可)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:閱讀理解

(2010?合肥三模)新型材料納米α-Fe粉具有超強(qiáng)的磁性能,可用作高密度磁記錄的介質(zhì)以及高效催化劑等.在不同溫度下,α-Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物不同:溫度低于570℃時,生成FeO,高于570℃時,生成Fe3O4.某校化學(xué)小組學(xué)生利用圖1所示裝置進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn),并探究固體產(chǎn)物成分(圖中夾持及尾氣處理裝置均已略去).

(1)在高溫下,裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是
3Fe+4H2O(g)
 高溫 
.
 
Fe3O4+4H2
3Fe+4H2O(g)
 高溫 
.
 
Fe3O4+4H2

(2)請在圖2裝置中選擇滿足虛線框圖C的氣體收集裝置
bd
bd

(3)該小組同學(xué)為探究實(shí)驗(yàn)結(jié)束后試管內(nèi)的固體物質(zhì)成分,進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):
【查閱資料】該小組同學(xué)通過資料得知,固體產(chǎn)物中一般不會同時出現(xiàn)三種形態(tài)混合物組合.
【提出假設(shè)】
假設(shè)1:全部為氧化亞鐵;
假設(shè)2:全部為四氧化三鐵;
假設(shè)3:鐵和氧化亞鐵混合物;
假設(shè)4:鐵和四氧化三兒混合物;
假設(shè)5:
氧化亞鐵和四氧化三鐵混合物
氧化亞鐵和四氧化三鐵混合物

【設(shè)計方案】小組成員討論后對假設(shè)4提出實(shí)驗(yàn)方案(不要在答題卡上作答)
【實(shí)驗(yàn)過程】
根據(jù)上述設(shè)計的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn).在答題卡上按下表的格式寫出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論.
實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
將反應(yīng)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,加入適量鹽酸,微熱 黑色粉末全部溶解,溶液呈
淺綠色
淺綠色
,有少量氣泡產(chǎn)生
向?qū)嶒?yàn)Ⅰ中得到的溶液加幾滴KSCN溶液,振蕩 溶液不顯血紅色
【交流討論】①實(shí)驗(yàn)步驟Ⅱ加入 KSCN后溶液不顯血紅色的原因
無Fe3+
無Fe3+

②繼續(xù)向Ⅱ溶液中加稀硝酸,立即出現(xiàn)血色,寫出該過程中發(fā)生變化的離子方程式
3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O,F(xiàn)e3++3SCN-═Fe(SCN)3
3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O,F(xiàn)e3++3SCN-═Fe(SCN)3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)鐵不能與冷、熱水反應(yīng),但能與水蒸氣反應(yīng).中學(xué)教材中用下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置,完成還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn).
資料顯示,在不同溫度下,還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物是不同的,溫度低于570℃時,生成FeO;高于570℃時,生成Fe3O4
(1)實(shí)驗(yàn)中使用肥皂液的作用是
 

(2)甲同學(xué)對實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)的黑色固體X含有哪些物質(zhì)進(jìn)行了探究.
提出假設(shè):①所得固體是FeO
②所得固體是Fe3O4
③所得固體是
 

實(shí)驗(yàn)探究:
實(shí)驗(yàn)編號 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
取少量黑色粉末X放入試管1中,加入鹽酸,微熱. 黑色粉末逐漸溶解,有少量氣泡產(chǎn)生.
取試管1反應(yīng)后的溶液少許,滴加幾滴KSCN溶液,振蕩. 溶液沒有出現(xiàn)血紅色.
取試管1反應(yīng)后的溶液少許,滴加幾滴酸性KMnO4溶液,振蕩 高錳酸鉀溶液褪色
問題討論:經(jīng)小組討論后認(rèn)為甲的方案不完善.根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí),能確定固體X中存在的物質(zhì)是
 
,但不能確定X的成分,原因是
 

(3)乙同學(xué)設(shè)計下列實(shí)驗(yàn)方案以確定實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)的固體是否存在Fe3O4
精英家教網(wǎng)
①溶液X中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為
 
;
②操作a包括過濾和洗滌,檢驗(yàn)沉淀是否已經(jīng)洗滌干凈的操作是
 

③如果取固體樣品m1克,反應(yīng)后得到紅棕色固體m2克,則m1與m2之比最少應(yīng)大于
 
時,才能確定固體樣品中一定存在Fe3O4

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