Question

5．新型納米材料a-Fe粉末具有超強(qiáng)磁性，可用作高密度磁記錄的介質(zhì)和高效催化劑等．某�；瘜W(xué)小組學(xué)生利用如圖所示裝置進(jìn)行探究實驗，已知該校實驗室的酒精燈火焰的溫度約為500℃．
【查閱資料】在不同溫度下，a-Fe粉末與水蒸氣反應(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．
【探究一】
（1）甲同學(xué)用如左圖裝置進(jìn)行a-Fe粉末與水蒸氣的反應(yīng)，濕棉花的作用是提供水蒸氣作為反應(yīng)物；寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe+H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+H₂；
【探究二】
乙同學(xué)用如右圖裝置進(jìn)行a-Fe粉末與水蒸氣反應(yīng)并驗證產(chǎn)物．
（2）實驗前必須對整套裝置進(jìn)行的操作是檢查氣密性；試管a中的物質(zhì)是水
（3）水槽中的試管里收集的氣體是氫氣；如果要點燃該氣體，必須進(jìn)行的操作是驗純；
【探究三】乙同學(xué)為探究實驗結(jié)束后試管內(nèi)的固體物質(zhì)成分，進(jìn)行了下列實驗：

實驗步驟	實驗操作	實驗現(xiàn)象
Ⅰ	取少量反應(yīng)后的黑色粉末X，加入少量鹽酸，微熱	黑色粉末逐漸溶解，溶液呈淺綠色；產(chǎn)生少量氣泡
Ⅱ	向?qū)嶒濱中得到的溶液滴加2滴KSCN溶液，振蕩	溶液沒有出現(xiàn)紅色

（4）實驗現(xiàn)象不能確定是否存在Fe₃O₄，主要原因是2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺（用離子方程式表示）．
【探究反思】
（5）乙同學(xué)稱取5.60gFe粉，用右圖的裝置反應(yīng)一段時候后，停止加熱．在干燥器中冷卻后，稱得6.88g．取冷卻后的固體物質(zhì)與足量FeCl₃溶液充分反應(yīng)，測定消耗FeCl₃物質(zhì)的量，最終確定產(chǎn)物的成分．若此裝置中Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物為Fe₃O₄，則消耗FeCl₃的物質(zhì)的量應(yīng)為0.08mol．

Answer 1

分析 [探究一]加熱溫度較低，應(yīng)生成FeO和氫氣；
[探究二]用酒精噴燈加熱，溫度較高，可生成四氧化三鐵和氫氣，裝置中試管a用于提供水蒸氣，點燃?xì)錃鈺r應(yīng)先驗純，防止爆炸；
[探究三]生成氣體為氫氣，說明鐵粉過量，則溶液中不存在鐵離子，加入KSCN溶液不顯紅色；
【探究反思】根據(jù)鐵粉的質(zhì)量和生成物的質(zhì)量，確定反應(yīng)后固體中鐵的質(zhì)量，結(jié)合2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺確定氯化鐵的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）加熱試管使?jié)衩藁ㄖ械乃�蒸發(fā)，濕棉花主要是提供反應(yīng)物水蒸氣，與鐵粉發(fā)生反應(yīng)，因加熱溫度較低，應(yīng)生成FeO和氫氣，方程式為，
故答案為：提供水蒸氣作為反應(yīng)物；Fe+H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+H₂；
（2）有氣體參加反應(yīng)，則實驗時應(yīng)先檢驗裝置的氣密性，裝置中試管a用于提供水蒸氣，試管a中的物質(zhì)是水；
故答案為：檢查氣密性；水；
（3）用酒精噴燈加熱，溫度較高，可生成四氧化三鐵和氫氣，點燃?xì)錃鈺r應(yīng)先驗純，防止爆炸，
故答案為：氫氣；驗純；
（4）生成氣體為氫氣，說明鐵粉過量，則溶液中不存在鐵離子，加入KSCN溶液不顯紅色，則不能確定是否含有Fe₃O₄，因發(fā)生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（5）乙同學(xué)稱取5.60gFe粉，用右圖的裝置反應(yīng)一段時候后，停止加熱．在干燥器中冷卻后，稱得6.88g，增加的質(zhì)量為氧元素的質(zhì)量，即n（O）=$\frac{6.88g-5.60g}{16g/mol}$=0.08mol，根據(jù)關(guān)系式Fe₃O₄～4O～3Fe計算，消耗0.06molFe，即剩余0.04mol鐵與氯化鐵反應(yīng)，則由2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺可知消耗0.08mol氯化鐵，
故答案為：0.08．

點評 本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)實驗，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重學(xué)生的分析、實驗和計算能力的考查，注意把握實驗的原理、操作方法，難度中等．