Question

13．鐵是日常生活中用途最廣、用量最大的金屬材料．
（1）常溫下，可用鐵質(zhì)容器盛裝濃硫酸的原因是濃硫酸使鐵表面形成一層致密穩(wěn)定的氧化膜．
（2）某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖裝置驗(yàn)證鐵與水蒸氣的反應(yīng)．
①濕棉花的作用是提供水蒸氣，試管中反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
②實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，取出少量反應(yīng)后的固體于試管中，加入過量鹽酸，固體完全溶解，所得溶液中存在的陽離子是b（填序號(hào)）．
a．一定有Fe²⁺、H⁺和Fe³⁺             b．一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺
c．一定有Fe²⁺、Fe³⁺，可能有 H⁺       d．一定有Fe³⁺、H⁺，可能有Fe²⁺
（3）另稱取一定量的鐵釘放入足量的濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后收集氣體．經(jīng)測(cè)定氣體中含有SO₂、CO₂和H₂．
①鐵與足量的濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．
②將672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）收集到的氣體通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)：SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)洗滌、干燥得到固體4.66g．由此推知收集到的氣體中SO₂的體積分?jǐn)?shù)是66.7%．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵和濃硫酸鈍化的原理解答；
（2）①濕棉花含有水蒸氣，對(duì)反應(yīng)來說提供了水，鐵在高溫下與水反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，據(jù)此分析解答即可；
②產(chǎn)物四氧化三鐵中有+2價(jià)的鐵和+3價(jià)的鐵，還有可能有過量的鐵；
（3）①鐵是金屬具有還原性，濃硫酸具有氧化性，鐵被氧化成+3價(jià)鐵，濃硫酸被還原成+4價(jià)的硫；
②生成的SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，利用硫元素的守恒，結(jié)合關(guān)系式：SO₂→BaSO₄求出SO₂的體積分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）常溫下，鐵在濃硫酸中發(fā)生鈍化現(xiàn)象使鐵表面形成一層致密穩(wěn)定的氧化膜，故鐵制品容器可以盛放濃硫酸，
故答案為：濃硫酸使鐵表面形成一層致密穩(wěn)定的氧化膜；
（2）①因?yàn)槭氰F和水蒸氣的反應(yīng)，試管內(nèi)有鐵粉，所以濕棉花主要是提供水蒸氣；鐵在高溫下與水反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：提供水蒸氣；3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
②鐵和水蒸氣反應(yīng)，產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣，加入過量鹽酸，固體完全溶解，必發(fā)生反應(yīng)：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O，所以所得溶液中存在的陽離子是一定有Fe²⁺、H⁺，四氧化三鐵黑色固體中可能含有過量的鐵，可能將三價(jià)鐵離子全部轉(zhuǎn)化成二價(jià)鐵離子，F(xiàn)e+2Fe³⁺═3Fe²⁺，所以所得溶液中存在的陽離子是一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺，
故答案為：b；
（3）①鐵和濃硫酸反應(yīng)鐵被氧化成+3價(jià)鐵，濃硫酸被還原成+4價(jià)的硫，生成硫酸鐵和二氧化硫和水，反應(yīng)方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
②SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，離子方程式的書寫，將產(chǎn)物中的氫溴酸和硫酸拆成離子，所以離子方程式為SO₂+Br₂+2H₂O═2Br^-+SO₄^2-+4H⁺，生成的硫酸遇到氯化鋇會(huì)產(chǎn)生白色沉淀，可以先洗滌然后再過濾來獲得純凈的硫酸鋇沉淀，則n（混合氣體）=$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol，
SO₂ ～BaSO₄
1mol   233g
n       4.66g
n=0.02mol，
則 SO₂的體積分?jǐn)?shù)：$\frac{0.02}{0.03}$×100%=66.7%，
故答案為：66.7%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)原理是解答的關(guān)鍵，本題難度中等．