Question

11．某校化學小組學生利用右圖所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗，并探究固體產物成分（圖中夾持及尾氣處理裝置均已略去）．
Ⅰ（1）裝置B中發(fā)生反應的化學方程式是3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑；
（2）請在圖2裝置中選擇滿足如圖1虛線框圖C的氣體收集裝置bd；

Ⅱ．停止反應后，待B管冷卻后，稱量，得到固體質量為28.8g．再向固體中加入過量稀鹽酸充分反應，并進行如下實驗：

（1）試劑a的化學式是KSCN，試劑b的化學式是NaOH；
（2）加入新制氯水后溶液紅色加深的原因是（用離子方程式表示）2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）某同學在實驗中加入了過量氯水，放置一段時間后，發(fā)現深紅色褪去，現請對褪色原因進行探究：
①提出假設：假設1：溶液中的+3價鐵被氧化為更高的價態(tài)；
假設2：SCN^-被過量的氯水氧化；
②設計方案：為了對所提出的假設2進行驗證，實驗方案是取少量褪色后的溶液，滴加過量KSCN溶液，如果出現紅色，則說明假設2正確，若不變紅，則假設2不正確；
（4）計算反應后B裝置中鐵元素的質量分數為77.8%．

Answer 1

分析 I．（1）裝置B中，水蒸氣和鐵粉高溫下發(fā)生氧化還原反應，生成Fe₃O₄和氫氣；
（2）空氣密度比空氣小，如用排空氣法收集，應用向下排空法，也可用排水法收集；
II．得到固體質量為28.8g，加入過量稀鹽酸充分反應，得到淺黃色溶液，應為FeCl₃，加入試劑a變?yōu)榈�紅色，則加入的試劑為KSCN，加入新制備氯水，溶液顏色加深，說明Fe³⁺濃度增大，Fe²⁺被氯水氧化生成Fe³⁺，然后加入氫氧化鈉溶液，可得到氫氧化鐵固體，經過濾、加強熱，可分解生成紅棕色氧化鐵固體；
可取少量褪色后的溶液，再滴加過量KSCN溶液，如果出現紅色，說明被KSCN氧化，反之+3價鐵被氧化；
（4）紅棕色固體為氧化鐵，可根據質量計算．

解答 解：I．裝置B中，水蒸氣和鐵粉高溫下發(fā)生氧化還原反應，生成Fe₃O₄和氫氣，方程式為3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑，氫氣難溶于水，可用排水法收集，bd為排水法，而氫氣密度比空氣小，a、c不能用于收集氫氣，
故答案為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑； bd；
Ⅱ．（1）得到固體質量為28.8g，加入過量稀鹽酸充分反應，得到淺黃色溶液，應為FeCl₃，加入試劑a變?yōu)榈�紅色，則加入的試劑為KSCN，加入新制備氯水，溶液顏色加深，說明Fe³⁺濃度增大，Fe²⁺被氯水氧化生成Fe³⁺，然后加入氫氧化鈉溶液，可得到氫氧化鐵固體，經過濾、加強熱，可分解生成紅棕色氧化鐵固體，
故答案為：KSCN；NaOH；
（2）加入新制氯水后溶液紅色加深的原因是亞鐵離子被氧化，方程式為2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）①某同學在實驗中加入了過量氯水，放置一段時間后，發(fā)現深紅色褪去，可能原因是+3價鐵被氧化或SCN^-被過量的氯水氧化，
故答案為：SCN^-被過量的氯水氧化；
②為了對所提出的假設2進行驗證，實驗方案是可取少量褪色后的溶液，再滴加過量KSCN溶液，如果出現紅色，說明被KSCN氧化，反之+3價鐵被氧化，
故答案為：取少量褪色后的溶液，滴加過量KSCN 溶液，如果出現紅色，則說明假設2 正確，若不變紅，則假設2 不正確；
（4）紅棕色固體為氧化鐵，質量為32g，則m（Fe）=$\frac{56×2}{56×2+16×3}$×32g=22.4g，ω（Fe）=$\frac{22.4}{28.8}$=77.8%，故答案為：77.8%．

點評 本題考查物質的含量測定以及性質實驗方案的設計，為高考常見題型，題目以鐵以及其化合物的相互轉化為載體，側重于實驗方案設計與評價，題目難度中等，注意把握實驗原理和實驗目的．