Question

9．某學習小組進行“鐵與水反應所得固體物質(zhì)的成分、性質(zhì)及再利用”的實驗探究．
【探究一】設計下圖所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗．

（1）反應前A中投放碎瓷片的目的是防暴沸．
（2）硬質(zhì)玻璃管B中發(fā)生反應的化學方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（3）裝置E中的現(xiàn)象是黑色固體變紅，右端管壁有水珠．
【探究二】設計如下實驗方案確定反應后硬質(zhì)玻璃管中黑色固體的成分．
待硬質(zhì)玻璃管B冷卻后，取少許其中的固體物質(zhì)溶于硫酸后，將所得溶液分成兩份．
（4）一份滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分（選填序號，下同）為④；若溶液未變紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為③．
①只有有Fe ②只有Fe₃ O₄③Fe₃ O₄和Fe ④一定有Fe₃ O₄，可能有Fe
（5）若要檢測溶液中是否存在Fe²⁺，則另一份溶液中需要加入酸性高錳酸鉀溶液（填試劑）來檢驗
【探究三】設計如下流程測定反應后硬質(zhì)玻璃管B中固體含鐵元素的質(zhì)量分數(shù)．

（6）計算反應后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為75.2%．

Answer 1

分析 【探究一】A中制取水蒸氣，B中Fe和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，C收集氫氣、D用于干燥氫氣，E中氫氣還原CuO；
（1）碎瓷片有防暴沸作用；
（2）高溫條件下，F(xiàn)e和水蒸氣發(fā)生氧化還原反應生成四氧化三鐵和氫氣；
（3）CuO呈黑色、Cu呈紅色；
【實驗二】
（4）鐵離子和KSCN反應生成絡合物而使溶液呈血紅色，亞鐵離子和KSCN不反應；
（5）亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化；
【實驗三】
（6）B中固體和稀鹽酸反應生成鹽溶液，溶液呈黃色說明含有鐵離子，加入KSCN溶液呈淡紅色，則a為KSCN溶液，向溶液中加入氯水，氯水具有強氧化性，能氧化亞鐵離子，加入氯水后溶液呈深紫紅色，說明原溶液中含有亞鐵離子，加入過量試劑b，過濾，則b為堿溶液，過濾得到氫氧化鐵，加熱氫氧化鐵固體，氫氧化鐵分解生成氧化鐵，則紅棕色固體是Fe₂O₃，根據(jù)Fe原子守恒計算Fe元素質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：【探究一】A中制取水蒸氣，B中Fe和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，C收集氫氣、D用于干燥氫氣，E中氫氣還原CuO；
（1）碎瓷片有防暴沸作用，防止產(chǎn)生安全事故，
故答案為：防暴沸；
（2）高溫條件下，F(xiàn)e和水蒸氣發(fā)生氧化還原反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（3）CuO呈黑色、Cu呈紅色，氫氣還原CuO得到Cu，且同時生成水，則看到的現(xiàn)象是黑色固體變紅，右端管壁有水珠，
故答案為：黑色固體變紅，右端管壁有水珠；
【實驗二】
（4）鐵離子和KSCN反應生成絡合物而使溶液呈血紅色，亞鐵離子和KSCN不反應，向溶液中加入KSCN溶液呈紅色，說明含有四氧化三鐵，可能含有Fe；鐵離子和Fe反應生成亞鐵離子，不變紅色說明固體中含有四氧化三鐵和Fe，
故答案為：④；③；
（5）亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，所以可以用酸性高錳酸鉀溶液檢驗亞鐵離子，故答案為：酸性高錳酸鉀溶液；
【實驗三】
（6）B中固體和稀鹽酸反應生成鹽溶液，溶液呈黃色說明含有鐵離子，加入KSCN溶液呈淡紅色，則a為KSCN溶液，向溶液中加入氯水，氯水具有強氧化性，能氧化亞鐵離子，加入氯水后溶液呈深紫紅色，說明原溶液中含有亞鐵離子，加入過量試劑b，過濾，則b為堿溶液，過濾得到氫氧化鐵，加熱氫氧化鐵固體，氫氧化鐵分解生成氧化鐵，則紅棕色固體是Fe₂O₃，
n（Fe）=2n（Fe₂O₃）=2×$\frac{32g}{160g/mol}$=0.4mol，則w（Fe）=$\frac{56g/mol×0.4}{28.8g}$×100%=75.2%，
故答案為：75.2%．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案設計，為高頻考點，涉及物質(zhì)的量的計算、離子檢驗、實驗操作等知識點，明確實驗原理、物質(zhì)性質(zhì)、實驗基本操作是解本題關(guān)鍵，題目難度不大．