Question

在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng)，可以得到鐵的氧化物．該氧化物又可以經(jīng)過此反應(yīng)的逆反應(yīng)，生成顆粒很細的鐵粉．現(xiàn)用下圖中甲、乙兩套儀器裝置制取上述鐵的氧化物和細鐵粉．制取上述鐵的氧化物和細鐵粉時必須使用普通鐵粉和6mol?L^-1鹽酸，其他試劑任選（裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱裝置等以及儀器中所裝的試劑在圖中均已略去）．
（1）甲、乙兩套實驗裝置中有錯誤的裝置是______（填“甲”或“乙”），改正方法是______．
裝置改正后請回答下列問題：
（2）甲、乙兩套裝置中，在實驗時需要加熱的儀器是______（填該儀器對應(yīng)的字母）．
（3）D管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______．
（4）某興趣小組為了確定實驗后儀器D中黑色粉末的成分，他們進行了如下實驗．

①操作①的名稱是______．下列儀器中，在灼燒沉淀時必須用到的是______ （填字母）．

②通過以上數(shù)據(jù)，可得出2.376g黑色粉末成分是______（填字母）．
A．Fe₃O₄　　　　　　　　 B．Fe
C．Fe₃O₄與Fe的混合物　　D．Fe₃O₄與Fe₂O₃的混合物．

Answer 1

解：（1）裝置甲試管不能用橡皮塞塞住，改正方法是將橡皮塞去掉打孔與大氣相通，故答案為：甲；將B試管中橡皮塞撤去或打孔與大氣相通；
（2）燒瓶C是水蒸氣發(fā)生器，為了將其中的水變?yōu)樗�蒸氣，�?dāng)然需要加熱；D普通鐵粉被水蒸氣氧化需在高溫條件下進行，需要加熱；而B中Fe₃O₄被H₂還原亦需在加熱條件下進行；故在實驗時需要加熱的儀器是BCD，故答案為：BCD；
（3）D管中發(fā)生的反應(yīng)是鐵和水蒸氣在高溫下制取四氧化三鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H₂O（g）Fe₃O₄+4H₂，故答案為：3Fe+4H₂O（g）Fe₃O₄+4H₂；
（4）①三價鐵離子和氨水生成了氫氧化鐵，經(jīng)過過濾得到氫氧化鐵，故操作Ⅰ是過濾；氫氧化鐵灼燒用到的儀器是坩堝和三腳架，故答案為：過濾；AC；
②2.480g紅棕色固體是氧化鐵，物質(zhì)的量是 =0.0155mol，n（Fe）=0.0310mol；
A、若是Fe₃O₄，根據(jù)鐵原子守恒，物質(zhì)的量是：，質(zhì)量是：×232g/mol≈2.40g＞2.376g，故A錯誤；
B、若是鐵，質(zhì)量是56g/mol×0.031mol=1.736g＜2.376g，B錯誤；
C、Fe₃O₄與Fe的混合物，根上面A、B計算，符合要求，故C正確；
D、Fe₃O₄與Fe₂O₃的混合物，質(zhì)量都大于 2.376g，不可能，故D錯誤；
故選C．
分析：（1）甲裝置中，試管B不能用塞子塞住，否則無法順利反應(yīng)；
（2）B中Fe₃O₄被H₂還原需要加熱、D普通鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)需要加熱、C中制取水蒸氣需要加熱；
（3）D管中是鐵和水蒸氣的反應(yīng)，方程式是：3Fe+4H₂O（g）Fe₃O₄+4H₂；
（4）①操作Ⅰ操作是過濾，從而得到氫氧化鐵；灼燒氫氧化鐵用到坩堝和三腳架；
②紅棕色的固體是Fe₂O₃，計算出物質(zhì)的量，根據(jù)鐵原子守恒，逐項分析．
點評：本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)的應(yīng)用，主要是鐵和水反應(yīng)，氫氣還原鐵的氧化物反應(yīng)，實驗設(shè)計的裝置判斷和反應(yīng)位置判斷，必須仔細審題以保證答題的準(zhǔn)確性，本題難度中等．