Question

【題目】納米材料一直是人們研究的重要課題，例如納米級Fe粉表面積大，具有超強(qiáng)的磁性、高效催化性等優(yōu)良的性質(zhì)。

Ⅰ.實(shí)驗(yàn)室采用氣相還原法制備納米級Fe，其流程如圖所示:

(1)納米級Fe和稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式為__________________________。

(2)如何將FeCl2·nH2O固體加熱脫水制得無水FeCl2_________(用簡要文字描述)。

(3)生成納米級Fe的化學(xué)方程式為__________________。

Ⅱ.查閱資料：在不同溫度下，納米級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。甲同學(xué)用如圖甲所示裝置進(jìn)行納米級Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)用圖乙所示的裝置進(jìn)行納米級Fe粉與水蒸氣的反應(yīng)并驗(yàn)證產(chǎn)物。

(4)甲裝置中納米級Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________。

(5)乙同學(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):

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
①	將反應(yīng)后得到的黑色粉末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(chǎn)生
②	向?qū)嶒?yàn)①得到的溶液中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩	溶液沒有出現(xiàn)紅色

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，乙同學(xué)認(rèn)為該條件下反應(yīng)的固體產(chǎn)物為FeO。丙同學(xué)認(rèn)為乙同學(xué)的結(jié)論不正確，他的理由是________(用簡要文字描述)。

(6)丁同學(xué)稱取5.60 g Fe粉，用乙裝置反應(yīng)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6.88 g，則丁同學(xué)實(shí)驗(yàn)后的固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】Fe+2H+=Fe2++H2↑ 在干燥的HCl氣流中加熱 FeCl2+H2Fe+2HCl Fe+H2O(g)FeO+H2 加入KSCN溶液，溶液沒有出現(xiàn)紅色，也可能是因?yàn)?/span>Fe過量，與生成的Fe3+反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe2+ 67.4%

【解析】

Ⅰ. (1)納米級Fe和稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl2和H2，據(jù)此寫出離子方程式；

(2) FeCl2·nH2O固體加熱脫水時，易發(fā)生水解，為防止FeCl2水解，在加熱脫水時，通常通入干燥的HCl氣體，抑制水解；

(3)根據(jù)流程可知，FeCl2·nH2O固體加熱脫水得到FeCl2，然后N2、H2與FeCl2在高溫條件下反應(yīng)得到納米級Fe，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式；

Ⅱ. (4)根據(jù)已知“納米級Fe粉與水蒸氣反應(yīng)，溫度低于570℃時生成FeO、氫氣，據(jù)此寫出反應(yīng)方程式；

(5)用KSCN溶液檢驗(yàn) Fe3+；納米級Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的過程中Fe過量，Fe沒有反應(yīng)完；將反應(yīng)后的固體加入少量的鹽酸，也可能發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+=3Fe2+ ，據(jù)此進(jìn)行分析；

(6) 用乙裝置反應(yīng)，反應(yīng)溫度高于570℃，則Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物為Fe3O4．反應(yīng)后所得固體的質(zhì)量為6.88g，其中氧原子的質(zhì)量為m(O)＝6.88g5.60g＝1.28g，則n(O)==0.08mol；由關(guān)系式1Fe3O44O，可得n(Fe3O4)＝0.02mol；據(jù)此計(jì)算出固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

Ⅰ. (1)納米級Fe和稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl2和H2，離子方程式為Fe+2H+=Fe2++H2↑，

答案為：Fe+2H+=Fe2++H2↑；

(2) FeCl2·nH2O固體加熱脫水時，易發(fā)生水解，水解方程式為FeCl2 + 2H2OFe(OH)2+2HCl，為防止FeCl2水解，在加熱脫水時，通常通入干燥的HCl氣體，HCl能抑制FeCl2的水解，且通入的HCI氣體可帶走水蒸氣，利于固體脫水，

故答案為：在干燥的HCl氣流中加熱；

(3)根據(jù)流程可知，FeCl2·nH2O固體加熱脫水得到FeCl2，然后N2、H2與FeCl2在高溫條件下反應(yīng)得到納米級Fe，反應(yīng)方程式為FeCl2+H2Fe+2HCl，

答案為：FeCl2+H2Fe+2HCl；

Ⅱ. (4)根據(jù)已知“納米級Fe粉與水蒸氣反應(yīng)，溫度低于570℃時生成FeO，甲裝置用酒精燈加熱，反應(yīng)溫度較低，產(chǎn)物為FeO；Fe失電子，水中H得電子，生成氫氣，則反應(yīng)方程式為Fe+H2O(g)FeO+H2，

答案為：Fe+H2O(g)FeO+H2

(5)加入KSCN溶液，溶液沒有出現(xiàn)紅色，說明溶液中沒有Fe3+，可能是因?yàn)榧{米級Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的過程中Fe過量，Fe沒有反應(yīng)完；將反應(yīng)后的固體加入少量的鹽酸，也可能發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+=3Fe2+ ，所以看不到血紅色。

故答案為：加入KSCN溶液，溶液沒有出現(xiàn)紅色，也可能是因?yàn)?/span>Fe過量，與生成的Fe3+反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe2+。

(6) 用乙裝置反應(yīng)，反應(yīng)溫度高于570℃，則Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物為Fe3O4．反應(yīng)后所得固體的質(zhì)量為6.88g，其中氧原子的質(zhì)量為m(O)＝6.88g5.60g＝1.28g，則n(O)==0.08mol；由關(guān)系式1Fe3O44O，可得n(Fe3O4)＝0.02mol；所以固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=img src="http://thumb.1010pic.com/questionBank/Upload/2020/06/01/06/3ffb4c7e/SYS202006010602203154565325_DA/SYS202006010602203154565325_DA.006.png" width="265" height="47" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />=67.4%，

答案為：67.4%。