Question

某研究性學(xué)習(xí)小組對還原鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)及產(chǎn)物進行科學(xué)探究．
（1）根據(jù)如圖所示實驗裝置，同學(xué)們進行了還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的實驗．實驗中使用肥皂液檢驗的產(chǎn)物是

 

；圖中濕棉花的作用是

 

；鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式是

 

．
（2）甲同學(xué)為了進一步確定反應(yīng)是否發(fā)生，對實驗后試管內(nèi)殘留黑色固體的成分進行了下列實驗探究：（查閱資料可知：Fe₃O₄+8HCl（濃） 

△   .

 FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O）

實驗序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象
①	取少量殘留黑色固體放入燒杯中，加入足量濃鹽酸，微熱	黑色固體逐漸溶解，有氣泡產(chǎn) 生，溶液呈淺綠色．
②	向上述燒杯中滴加幾滴KSCN溶 液，充分振蕩	溶液沒有出現(xiàn)紅色

根據(jù)上述實驗現(xiàn)象，不能完全確定殘留固體的成分，但肯定能確定殘留黑色固體中含有的一種物質(zhì)是

 

（填化學(xué)式）；
（3）乙同學(xué)也進行了下列實驗探究以證明實驗后試管內(nèi)殘留黑色固體是否存在Fe₃O₄．

實驗序號	實驗操作	實驗現(xiàn)象
①	稱取14.4g殘留黑色固體放入燒杯中，加入足量濃鹽酸，微熱	黑色固體逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生，溶液呈淺綠色．
②	向上述燒杯中加入足量的氯水，充分振蕩	溶液呈黃色
③	向上述燒杯中加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量	得到21.4g紅褐色固體

根據(jù)乙同學(xué)的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，殘留黑色固體中Fe₃O₄的質(zhì)量是

 

g．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：

分析：（1）裝置圖探究還原鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)及產(chǎn)物，有肥皂泡吹起時，用點燃的火柴靠近肥皂泡，當聽到爆鳴聲說明有氫氣生成，肥皂液檢驗反應(yīng)中生成的H₂ ；濕棉花的作用提供水蒸氣反應(yīng)物，鐵和水蒸氣高溫反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣；
（2）鐵與鹽酸反應(yīng)有氣泡冒出；Fe₃O₄溶于鹽酸生成的Fe³⁺與Fe反應(yīng)生成了Fe²⁺；
（3）依據(jù)實驗過程分析，最后得到紅褐色固體21，4g為氧化鐵，結(jié)合鐵元素守恒計算得到四氧化三鐵質(zhì)量．

解答： 解：（1）裝置圖探究還原鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)及產(chǎn)物，有肥皂泡吹起時，用點燃的火柴靠近肥皂泡，當聽到爆鳴聲說明有氫氣生成，肥皂液檢驗反應(yīng)中生成的H₂ ；濕棉花的作用提供水蒸氣反應(yīng)物，鐵和水蒸氣高溫反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O（g）=Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：H₂，產(chǎn)生水蒸氣，3Fe+4H₂O（g）=Fe₃O₄+4H₂；
（2）與鹽酸反應(yīng)有氣泡冒出說明含有鐵；不能確定是否含有Fe₃O₄或FeO，如果混合物中存在Fe₃O₄，溶于鹽酸生成的 Fe³⁺與 Fe反應(yīng)生成了 Fe²⁺；且溶液中的 Fe²⁺也有可能是 Fe與 Fe³⁺反應(yīng)的產(chǎn)物，肯定能確定殘留黑色固體中含有的一種物質(zhì)是Fe，
故答案為：Fe；
（3）稱取14.4g殘留黑色固體放入燒杯中，加入足量濃鹽酸，微熱黑色固體逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生，溶液呈淺綠色，說明含有鐵和四氧化三鐵，反應(yīng)后全部變化為亞鐵鹽，向上述燒杯中加入足量的氯水，充分振蕩溶液呈黃色，向上述燒杯中加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌、干燥、稱量，得到21.4g紅褐色固體，為氫氧化鐵質(zhì)量，物質(zhì)的量=

2.14g

107g/mol

=0.2mol；設(shè)殘留黑色固體中Fe₃O₄的物質(zhì)的量為x，F(xiàn)e物質(zhì)的量為y，依據(jù)元素守恒列式計算，
232x+56y=14.4
3x+y=0.2
x=0.05
y=0.05
Fe₃O₄的終質(zhì)量=232g/mol×0.05mol=11.6g
故答案為：11.6．

點評：本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)，難度中等，（3）中的計算是難點，學(xué)生應(yīng)充分利用信息并結(jié)合元素守恒法來綜合應(yīng)用解答本題，掌握反應(yīng)現(xiàn)象的分析方法和產(chǎn)物判斷是解題關(guān)鍵．