Question

某�；瘜W小組學生利用如圖1所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗，并探究固體產(chǎn)物成分（圖中夾持及尾氣處理裝置均已略去）．
（1）裝置B中發(fā)生反應的化學方程式是

 

．
（2）虛線框圖C的氣體收集裝置是圖2中的

 

（選填字母編號）．

（3）反應停止，待B管冷卻后，稱量，得到固體質(zhì)量為28.8g．再向固體中加入過量稀鹽酸充分反應，并進行如圖3實驗：試劑a的化學式是

 

，試劑b的化學式是

 

；加入新制氯水后溶液紅色加深的原因是（用離子方程式表示）

 

．
（4）某同學在實驗中加入了過量氯水，放置一段時間后，發(fā)現(xiàn)深紅色褪去，現(xiàn)請對褪色原因進行探究．首先提出假設．假設1：溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態(tài)；假設2：

 

；為了對所提出的假設2進行驗證，實驗方案是

 

．
（5）根據(jù)所給數(shù)據(jù)，可計算出反應后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）裝置B中，水蒸氣和鐵粉高溫下發(fā)生氧化還原反應，生成Fe₃O₄和氫氣；
（2）空氣密度比空氣小，如用排空氣法收集，應用向下排空法，也可用排水法收集；
（3）得到固體質(zhì)量為28.8g，加入過量稀鹽酸充分反應，得到淺黃色溶液，應為FeCl₃，加入試劑a變?yōu)榈�紅色，則加入的試劑為KSCN，加入新制備氯水，溶液顏色加深，說明Fe³⁺濃度增大，F(xiàn)e²⁺被氯水氧化生成Fe³⁺，然后加入氫氧化鈉溶液，可得到氫氧化鐵固體，經(jīng)過濾、加強熱，可分解生成紅棕色氧化鐵固體；
（4）可取少量褪色后的溶液，再滴加過量KSCN溶液，如果出現(xiàn)紅色，說明被KSCN氧化，反之+3價鐵被氧化；
（5）紅棕色固體為氧化鐵，可根據(jù)質(zhì)量計算．

解答： 解：（1）裝置B中，水蒸氣和鐵粉高溫下發(fā)生氧化還原反應，生成Fe₃O₄和氫氣，方程式為3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂↑，
故答案為：3Fe+4H₂O（g） 

高溫  .

 Fe₃O₄+4H₂↑；
（2）氫氣難溶于水，可用排水法收集，bd為排水法，而氫氣密度比空氣小，a、c不能用于收集氫氣，故答案為：bd；
（3）得到固體質(zhì)量為28.8g，加入過量稀鹽酸充分反應，得到淺黃色溶液，應為FeCl₃，加入試劑a變?yōu)榈�紅色，則加入的試劑為KSCN，加入新制備氯水，溶液顏色加深，說明Fe³⁺濃度增大，F(xiàn)e²⁺被氯水氧化生成Fe³⁺，方程式為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，然后加入氫氧化鈉溶液，可得到氫氧化鐵固體，經(jīng)過濾、加強熱，可分解生成紅棕色氧化鐵固體，
故答案為：KSCN；NaOH；2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（4）某同學在實驗中加入了過量氯水，放置一段時間后，發(fā)現(xiàn)深紅色褪去，可能原因是+3價鐵被氧化或SCN^-被過量的氯水氧化，可取少量褪色后的溶液，再滴加過量KSCN溶液，如果出現(xiàn)紅色，說明被KSCN氧化，反之+3價鐵被氧化，
故答案為：SCN^-被過量的氯水氧化；取少量褪色后的溶液，滴加過量KSCN溶液，如果出現(xiàn)紅色，則說明假設2 正確，若不變紅，則假設2不正確；
（5）紅棕色固體為氧化鐵，質(zhì)量為32g，則m（Fe）=

56×2

56×2+16×3

×32g=22.4g，ω（Fe）=

22.4

28.8

×100%=77.8%，故答案為：77.8%．

點評：本題考查物質(zhì)的含量測定以及性質(zhì)實驗方案的設計，為高考常見題型，題目以鐵以及其化合物的相互轉(zhuǎn)化為載體，側(cè)重于實驗方案設計與評價，題目難度中等，注意把握實驗原理和實驗目的．