Question

20．新型材料納米級Fe粉具有廣泛的用途，它比普通Fe粉更易與氧氣反應，其制備工藝流程如圖所示．請回答下列問題：

（1）納米級Fe粉在氧氣中能自發(fā)燃燒生成黑色固體，此黑色固體的化學式為Fe₃O₄．
（2）請補充完成上述制備工藝的化學方程式：H₂+FeCl₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe+2HCl，在制備納米級Fe粉的工藝流程中，N₂的作用是保護氣．
（3）研究人員發(fā)現(xiàn)最后制得的納米級Fe粉樣品中混有少量的 FeCl₂ 雜質(zhì)．
①為除去樣品中的雜質(zhì)，在無氧環(huán)境下，先加水溶解，然后再過濾、洗滌、烘干．
②取樣品10g，加入足量的鹽酸，生成氫氣 0.3g．請計算該樣品中單質(zhì) Fe 的質(zhì)量分數(shù)．（請寫出計算過程） 反應的化學方程式：Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵與氧氣反應生成四氧化三鐵考慮；（2）根據(jù)反應前后各種原子種類和數(shù)目不變和氮氣化學性質(zhì)穩(wěn)定考慮；（3）①根據(jù)鐵不溶于水，氯化亞鐵溶于水進行混合物的分離；②根據(jù)氫氣的質(zhì)量計算出鐵的質(zhì)量，再除以10g計算出鐵的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵，所以黑色固體是四氧化三鐵；
（2）反應物的分子中含有2個氫原子、一個鐵原子、2個氯原子，生成物中已經(jīng)含有一個鐵原子，還缺少2個氫原子和2個氯原子，所以補充的內(nèi)容是2HCl；氮氣化學性質(zhì)穩(wěn)定，在反應中起保護氣的作用；
（3）①鐵不溶于水，氯化亞鐵溶于水，所以加水溶解，再進行過濾、洗滌干燥即可；
②設生成0.7g氫氣需要參加反應的鐵的質(zhì)量為X，則：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56             2
X             0.3g
根據(jù)：$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.3g}$
解得X=8.4g．
$\frac{8.4g}{10g}$×100%=84%．
故答案為：（1）Fe₃O₄；
（2）2HCl；保護氣；
（3）①過濾；
②設生成0.7g氫氣需要參加反應的鐵的質(zhì)量為X，則：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56 2
X 0.3g
根據(jù)：$\frac{56}{x}=\frac{2}{0.3g}$
解得X=8.4g．
$\frac{8.4g}{10g}$×100%=84%．

點評 解答本題關(guān)鍵是知道鐵燃燒的產(chǎn)物是四氧化三鐵，能夠靈活運用質(zhì)量守恒定律解決實際問題，知道不溶性固體和液體分離的方法，熟悉根據(jù)方程式的簡單計算方法．