Question

目前，鐵是使用最廣泛的金屬之一，已知在高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣可發(fā)生反應．應用如圖裝置，在硬質玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣的反應實驗”．
請回答下列的問題．
（1）鐵在周期表中的位置是

 

．
（2）請寫出該反應的化學方程式：

 

．
（3）曾利用鋁和鐵的氧化物反應原理來焊接鋼軌，該反應的化學方程式為

 

．
（4）現(xiàn)有鐵和鉑組成的合金共a mol，其中Pt的物質的量分數(shù)為x，研成粉末狀后全部投入含b mol HNO₃的稀溶液中，使其充分反應，且HNO₃的還原產物只有NO．試回答下列問題：
①隨HNO₃用量的增加，溶液中的金屬離子和殘留固體的成分依次有四種情況，請用粒子符號填寫下表空白：

	①	②	③	④
溶液中的金屬離子		Fe2+
殘留固體成分	Fe、Pt		Pt	Pt

②當x=0.5，且溶液中Fe³⁺與Fe²⁺和物質的量相等，在標準狀況下共產生112mL NO．則a=

 

，b=

 

．

Answer 1

考點：氧化還原反應的計算,化學方程式的有關計算,鐵的化學性質,有關混合物反應的計算

專題：計算題,元素及其化合物

分析：（1）Fe的原子序數(shù)為26，原子結構中有4個電子層，最外層電子數(shù)為2；
（2）Fe與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣；
（3）鋁和鐵的氧化物反應生成氧化鋁和Fe；
（4）①發(fā)生3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O、3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，而Pt不與硝酸反應，結合電子守恒計算；
②x=0.5，且溶液中Fe³⁺與Fe²⁺和物質的量相等，則物質的量均為0.25amol，結合電子守恒及原子守恒計算．

解答： 解：（1）Fe的原子序數(shù)為26，原子結構中有4個電子層，最外層電子數(shù)為2，則位于元素周期表中第四周期，第Ⅷ族，故答案為：第四周期，第Ⅷ族；
（2）Fe與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應為3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂↑，故答案為：3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂↑；
（3）鋁和鐵的氧化物反應生成氧化鋁和Fe，反應為2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe，故答案為：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

Al₂O₃+2Fe；
（4）①隨HNO₃用量的增加，硝酸不足，發(fā)生3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，金屬離子為Fe²⁺，殘留固體成分為Fe、Pt；
若硝酸與Fe恰好發(fā)生3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，金屬離子為Fe²⁺，殘留固體成分為Pt；
在上述反應基礎上，再加硝酸，發(fā)生3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，則金屬離子為Fe²⁺ Fe³⁺，殘留固體成分為Pt；
若亞鐵離子恰好被氧化，則發(fā)生3Fe²⁺+4H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+2H₂O，則金屬離子為Fe³⁺，殘留固體成分為Pt；
故答案為：

	①	②	③	④
溶液中的金屬離子	Fe2+	Fe2+	Fe2+ Fe3+	Fe3+
殘留固體成分	Fe、Pt	Pt	Pt	Pt

②x=0.5，且溶液中Fe³⁺與Fe²⁺和物質的量相等，則物質的量均為0.25amol，由電子守恒可知，0.25a×2+0.25a×3=

0.112L

22.4L/mol

×（5-2），解得a=0.012，
由N原子守恒可知b=0.25×0.012mol×2+0.25×0.012mol×3+

0.112L

22.4L/mol

=0.02，
故答案為：0.012；0.02．

點評：本題考查鐵的化學性質及氧化還原反應的計算，綜合性較強，涉及氧化還原反應及計算等，側重分析與計算能力的考查，（4）為解答的難點，注意發(fā)生的反應的先后及電子、原子守恒的應用，題目難度中等．