Question

【題目】鐵不能與冷、熱水反應,但能與水蒸氣反應。資料顯示，在不同溫度下，鐵粉與水蒸氣反應的產物不同，溫度低于570 ℃時,生成FeO，高于570 ℃時，生成Fe3O4。某學生用如圖所示實驗裝置，完成還原鐵粉與水蒸氣反應的實驗。

（1）實驗中使用肥皂液的作用是___________________。

（2）甲同學為探究實驗后試管內的固體含有哪些物質,進行了下列實驗:

實驗編號	實驗操作	實驗現(xiàn)象
①	取少量黑色粉末X放入試管1中，加入鹽酸,微熱	黑色粉末逐漸溶解，溶液呈綠色；有少量氣泡產生
②	向試管1中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩	溶液沒有出現(xiàn)紅色

根據(jù)上述實驗,能確定固體中存在的物質有：______________________________；不能確定是否存在Fe3O4的原因是：___________________________________________。

（3）乙同學設計下列實驗方案以確定實驗后試管內的固體是否存在Fe3O4。

①溶液X中發(fā)生氧化還原反應的離子方程式為___________；

②操作a為_______，檢驗沉淀是否已經(jīng)洗滌干凈的操作是___________________。

③如果取固體樣品m1克，反應后得到紅棕色固體m2克，則m1與m2之比最少應大于______時，才能確定固體樣品中一定存在Fe3O4。

（4）丙同學將試管內固體看做鐵的氧化物（FexO），取出6.08g溶于足量鹽酸中，向所得溶液中通入448mLCl2（標準狀況），恰好將Fe2+完全氧化。則X=__________。

Answer 1

【答案】 收集并檢驗反應中生成的H2 Fe Fe3O4溶于鹽酸生成Fe3+,與Fe反應生成Fe2+ 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 過濾、洗滌 取少量最后一次洗滌液，滴加AgNO3溶液，若無沉淀生成，則表明沉淀已洗凈；反之未洗凈。 0.9 0.8

【解析】（1）使用肥皂液的作用是檢驗反應中生成的H2，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”能夠進行反應；（2）黑色粉末逐漸溶解，溶液呈綠色，向試管1中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩溶液沒有出現(xiàn)紅色，說明有亞鐵離子生成；有少量氣泡產生，說明一定有單質鐵；由于Fe3O4溶于鹽酸生成Fe3+，鐵離子與Fe反應生成Fe2+，所以不能確定是否存在Fe3O4；（3）①雙氧水可將二價鐵離子氧化為三價鐵離子，離子方程式為2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；②操作a為過濾、洗滌；洗滌液中無氯離子，表明沉淀已洗滌干凈，檢驗方法為取少量最后一次洗滌液，滴加AgNO3溶液，若無沉淀生成，表明沉淀已洗滌干凈，反之未洗凈。③固體樣品m1克與紅棕色固體m2克所含鐵元素的物質的量相同，假設全部是FeO，則

2FeO≈Fe2O3

144g 160g

m1與m2之比=144g/160g=0.9；

假設全部是Fe3O4，則

2Fe3O4≈3Fe2O3

464g 480g

m1與m2之比=464g/480g=0.97，m1與m2之比最少應大于0.9時，固體樣品中一定存在Fe3O4；（4）氯氣的物質的量是0.448L÷22.4L/mol＝0.02mol，反應后鐵元素化合價升高到+3價，則根據(jù)電子得失守恒可知，解得X＝0.8。