Question

19．某化學(xué)興趣小組用如圖2裝置探究鐵與水蒸氣的反應(yīng)（夾持儀器和酒精噴燈沒(méi)有畫(huà)出），請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）圓底燒瓶中碎瓷片的作用是防止暴沸，若加熱一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)忘記加碎瓷片，需要補(bǔ)加碎瓷片的操作順序是④②③①（填序號(hào)）．
①打開(kāi)燒瓶塞子補(bǔ)加  ②熄滅酒精燈和酒精噴燈③冷卻  ④將導(dǎo)管口從肥皂液中移出
（2）硬質(zhì)玻璃管B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，石棉絨的作用是增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積，使其反應(yīng)更充分．
（3）用點(diǎn)燃肥皂泡檢驗(yàn)生成氣體的方法，其優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便或更加安全（任寫(xiě)一條）．
（4）反應(yīng)后黑色固體的成分分析：待硬質(zhì)玻璃管冷卻后，取少許固體溶于稀硫酸，然后取適量溶液滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變紅色，則該固體物質(zhì)的成分為a（選填序號(hào)，下同）；若溶液未變紅色，則固體物質(zhì)的成分為b．
a．一定有Fe₃O₄，可能有Fe    b．一定有Fe₃O₄和Fe  c．只有Fe₃O₄          d．只有Fe
證明該溶液中存在Fe²⁺的實(shí)驗(yàn)操作為滴加酸性KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色（或滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成藍(lán)色沉淀）．
（5）為了測(cè)定鐵粉的轉(zhuǎn)化率，準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的鐵粉進(jìn)行反應(yīng)，用如圖2裝置測(cè)量反應(yīng)生成氣體的體積，從而計(jì)算出鐵粉的轉(zhuǎn)化率．
①反應(yīng)后讀取氣體體積需要注意的三點(diǎn)按照先后順序依次是冷卻至室溫、調(diào)節(jié)量氣管液面與水準(zhǔn)管中液面相平、讀數(shù)時(shí)視線與凹液面最低點(diǎn)水平相切．
②若用電子天平稱取鐵粉質(zhì)量為0.1527g，測(cè)得生成氫氣體積為73.50mL（實(shí)驗(yàn)室條件下氣體摩爾體積為24.5L•mol^-1）．則鐵粉轉(zhuǎn)化率為82.5%（精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）加熱液體時(shí)，應(yīng)防止液體暴沸；如忘記加入碎瓷片，應(yīng)撤掉酒精燈，待完全冷卻后再加入碎瓷片；
（2）加熱體積，鐵和水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，加入石棉絨，可增大反應(yīng)物的接觸面積；
（3）反應(yīng)生成氫氣，可用點(diǎn)燃肥皂泡比較安全，且易操作；
（4）取適量溶液滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變紅色，說(shuō)明含有鐵離子，則生成四氧化三鐵，如液未變紅色，則生成亞鐵離子；亞鐵離子具有還原性，可與鐵氰化鉀反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀；
（5）量取氣體體積時(shí)，注意溫度、壓強(qiáng)的影響；
②反應(yīng)的方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，結(jié)合方程式計(jì)算．

解答 解：（1）加熱液體時(shí)，加入碎瓷片，可防止液體暴沸；如忘記加入碎瓷片，應(yīng)撤掉酒精燈，待完全冷卻后再加入碎瓷片，操作順序?yàn)棰堍冖邰伲?br />故答案為：防止暴沸；④②③①；
（2）鐵與水蒸氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成Fe₃O₄和H₂，方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，加入石棉絨，可增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積，使其反應(yīng)更充分，
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂； 增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積，使其反應(yīng)更充分；
（3）反應(yīng)生成氫氣，通入肥皂水易生成肥皂泡，用點(diǎn)燃肥皂泡檢驗(yàn)生成氣體的方法比較安全，且易操作，故答案為：操作簡(jiǎn)便或更加安全；
（4）取適量溶液滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變紅色，說(shuō)明含有鐵離子，則生成四氧化三鐵，如液未變紅色，則生成亞鐵離子，則應(yīng)生成四氧化三鐵，且有鐵剩余，加入鹽酸生成亞鐵離子；亞鐵離子具有還原性，可與鐵氰化鉀反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，
故答案為：a； b；滴加酸性KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色（或滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成藍(lán)色沉淀）；
（5）①量取氣體體積時(shí)，注意溫度、壓強(qiáng)的影響，可冷卻至室溫，并調(diào)節(jié)量氣管液面與水準(zhǔn)管中液面相平，
故答案為：冷卻至室溫；調(diào)節(jié)量氣管液面與水準(zhǔn)管中液面相平；
②測(cè)得生成氫氣體積為73.50mL（實(shí)驗(yàn)室條件下氣體摩爾體積為24.5L•mol^-1），則n（H₂）=$\frac{0.0735L}{24.5L/mol}$=0.003mol，由反應(yīng)的方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂可知消耗0.00225molFe，則m（Fe）=0.00225mol×56g/mol=0.126g，
則鐵粉轉(zhuǎn)化率為$\frac{0.126}{0.1527}×100%$=82.5%，
故答案為：82.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查物質(zhì)的性質(zhì)探究以及含量的測(cè)定，為高考常見(jiàn)題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力，注意把握實(shí)驗(yàn)的原理、操作方法以及注意事項(xiàng)，難度不大．