Question

新型材料納米級鐵粉與普通鐵粉具有不同的性質(zhì)。已知：在不同溫度下，納米級鐵粉與水蒸氣反應的固體產(chǎn)物不同，溫度低于570℃時，生成FeO；高于570℃時，生成Fe₃O₄。

（1）寫出溫度低于570℃時反應的化學方程式                             。

（2）中學教材中用右圖所示實驗裝置，完成鐵粉與水蒸氣反應的演示實驗。實驗中使用肥皂液的作用是

                                        。

（3）如果提供給你3支試管、水槽、蒸發(fā)皿、膠塞、導管、酒精燈及其必要的儀器和物品，請在答題卷的方框中畫出你設計的實驗裝置示意圖發(fā)生該反應并有氫氣的收集裝置圖（包括反應時容器中的物質(zhì)）。

 

說明：①本題裝置示意圖中的儀器可以用下面的方式表示。

水槽： 試管：  蒸發(fā)皿：  玻璃導管：或（但應標示出在液面上或液面下）

②鐵架臺、石棉網(wǎng)、酒精燈、玻璃導管之間的聯(lián)接膠管等，在示意圖中不必畫出。如需加熱，在需加熱的儀器下方，標以“△”表示。

（4）乙同學為了探究實驗后的固體產(chǎn)物是否存在Fe₃O₄（假定鐵全部反應完全）設計下列實驗方案：

①取固體樣品m₁ g，溶于足量的稀鹽酸；

②向①反應后的溶液X中加入足量H₂O₂的和氨水，充分反應后，過濾、洗滌、干燥；

③將②中所得固體進行灼燒，得到紅棕色固體m₂ g。

溶液X中發(fā)生氧化還原反應的離子方程式為                                  ；m₁與m₂符合                關系時，才能確定固體樣品中一定只存在Fe₃O₄。

Answer 1

【知識點】化學實驗C3 J1J4

【答案解析】（1）Fe + H₂O(g)FeO + H₂（1分）

（2）檢驗反應中生成的H₂（1分）

（4）2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂＝2Fe³⁺+2H₂O（2分）   = 0.97（2分）

解析： ⑴根據(jù)題意溫度低生成FeO，則反應為Fe + H₂O(g)FeO + H₂

⑵根據(jù)反應一段時間后，有肥皂泡吹起時，用點燃的火柴靠近肥皂泡，當聽到爆鳴聲時，說明“鐵與水蒸氣”反應有氫氣生成。

⑶3支試管中一支是反應管、一支是提供水蒸氣的、一支是收集氫氣的，裝置圖具體見答案

⑷H₂O₂作用是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，氨水的作用是沉淀氨水；m₂是Fe₂O₃的質(zhì)量，若固體樣品中一定只存在Fe₃O₄，則根據(jù)鐵守恒有2Fe₃O₄~3Fe₂O₃，即m（Fe₃O₄）/m（Fe₂O₃）≈ 0.97

【思路點撥】需認真審題：固體樣品中一定“只”存在Fe₃O₄；運用守恒法是解計算題的常用方法