Question

【題目】某研究性學習小組請你參與“研究鐵與水反應所得固體物質(zhì)的成分、性質(zhì)及再利用”實驗探究，并共同解答下列問題：

圖1 圖2
（1）探究一：設計如圖1所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗．
a.硬質(zhì)玻璃管B中發(fā)生反應的化學方程式為 ．
b.反應前A中投放碎瓷片的目的是 ．
c.裝置E中的現(xiàn)象是 ．
（2）探究二：設計如下實驗方案確定反應后硬質(zhì)玻璃管B中黑色固體的成分．
a.待硬質(zhì)玻璃管B冷卻后，取少許其中的固體物質(zhì)溶于后，將所得溶液分成兩份．
b.一份滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變血紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為（選填序號，下同）；若溶液未變血紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為 ．
①一定有Fe3O4 ②一定有Fe ③只有Fe3O4 ④只有Fe
c.另一份用（填儀器名稱）加入 ， 可以證明溶液中存在Fe2+ ．
（3）探究三：設計如下流程（如圖2）測定反應后硬質(zhì)玻璃管B中固體含鐵元素的質(zhì)量分數(shù)．
a.試劑b的化學式是 ．
b.計算反應后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為 ．

Answer 1

【答案】
（1）3Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2；防止暴沸；黑色固體變紅，右端管壁有水珠
（2）稀硫酸；①；②；膠頭滴管；酸性KMnO4溶液溶液褪色
（3）NaOH；77.8%
【解析】解：【探究一】a.硬質(zhì)管中鐵與水蒸氣在高溫下反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為：3Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2 ， 所以答案是：3Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2；b.液體加熱時容易發(fā)生暴沸現(xiàn)象，加入碎瓷片的作用是防止暴沸，所以答案是：防止暴沸；c.裝置E中發(fā)生反應為：H2+CuO Cu+H2O，則反應現(xiàn)象是：黑色固體變紅，右端管壁有水珠，所以答案是：黑色固體變紅，右端管壁有水珠；【探究二】在驗證反應后黑色固體的成分時，檢驗Fe3+ ， 最佳試劑為KSCN溶液；在確定存在Fe3+時，檢驗Fe2+ ， 可用酸性KMnO4溶液．由于酸性KMnO4溶液與鹽酸發(fā)生反應，所以在溶解反應后的黑色固體時，不能用鹽酸，也不能用硝酸（因為HNO3可氧化Fe2+），可用稀硫酸，
a.根據(jù)分析可知，溶解反應后固體需要用稀硫酸，
所以答案是：稀硫酸；
b.一份滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，說明溶液中含有鐵離子，則可推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為：①一定有Fe3O4；
若溶液未變血紅色，則溶液中不存在鐵離子，可推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)中一定存在Fe，即②正確，所以答案是：①；②；c.檢驗亞鐵離子，需要用膠頭滴管加入酸性高錳酸鉀溶液，若酸性高錳酸鉀溶液褪色，則證明溶液中含有亞鐵離子，所以答案是：膠頭滴管；酸性KMnO4溶液，溶液褪色；【探究三】a.由“紅棕色固體”知，該物質(zhì)為Fe2O3 ， 則FeCl3 Fe（OH）3和NaCl，過濾后加強熱生成紅棕色固體，則試劑b為NaOH溶液，所以答案是：NaOH；b.氧化鐵的質(zhì)量為：m（Fe2O3）=32g，則氧化鐵的物質(zhì)的量為：n（Fe2O3）= =0.2mol，則含有鐵元素的物質(zhì)的量為：n（Fe）=0.4mol，則反應后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為： ×100%≈77.8%，所以答案是：77.8%．