Question

【題目】（1）納米材料一直是人們研究的重要課題，例如納米級Fe粉表面積大，具有超強的磁性，高效催化性等優(yōu)良的性質。實驗室采用氣相還原法制備納米級Fe，其流程如圖所示：

① 納米級Fe和稀鹽酸反應的化學方程式為______________。

② 納米級Fe粉在空氣中易自燃成黑色固體，但是生活中的鐵絲或鐵粉在空氣中加熱也不能燃燒，其原因是_____________________。

③ 如何將FeC12·nH2O固體加熱脫水制得無水FeCl2? ___________。

（2）查閱資料：在不同溫度下，納米級Fe粉與水蒸氣反應的固體產(chǎn)物不同：溫度低于570℃ 時生成FeO,高于570℃時生成Fe3O4。甲同學用如圖甲裝置所示進行納米級Fe粉與水蒸氣反應的實驗。

① 該裝置中納米級Fe粉與水蒸氣反應的化學方程式是__________。

乙同學用圖乙所示的裝置進行納米級Fe粉與水蒸氣的反應并驗證產(chǎn)物：

② 裝置C的作用是________________。

③ 乙同學為探究實驗結束后試管內(nèi)的固體物質成分，進行了下列實驗：

實驗步驟	實驗操作	實驗現(xiàn)象
I	將反應后得到的黑色粉末X（假定為均勻的），取出少量放入另一試管中，加入少量鹽酸，微熱	黑色粉末逐漸溶解，溶液呈淺綠色；有少量氣泡產(chǎn)生
II	向實驗I 得到的溶液中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩	溶液沒有出現(xiàn)血紅色

乙同學認為該條件下反應的固體產(chǎn)物為FeO。丙同學認為該結論不正確，他的理由是___________（用離子方程式表示）。

④ 丁同學稱取2.80gFe粉，用乙裝置反應一段時間后，停止加熱。將試管內(nèi)的固體物質在干燥器中冷卻后，稱得質量為3.44g。然后將冷卻后的固體物質與足量FeCl3溶液充分反應，消耗FeCl30.04mol。丁同學實驗的固體產(chǎn)物為_________。

Answer 1

【答案】 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 納米級Fe粉與氣體接觸面積大，反應速率快 在干燥的HCl氣流中加熱 Fe+H2O(g) FeO+H2 制取水蒸氣 2Fe3＋+Fe===3Fe2＋ Fe3O4

【解析】（1）① 納米級Fe與普通鐵粉，微粒組成一樣，就是鐵與鹽酸的反應，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，② 依據(jù)燃燒條件及影響因素分析，納米級Fe粉在空氣中易自燃成黑色固是因為納米級Fe粉與氣體接觸面積大，反應速率快。③因亞鐵離子易被氧化及水解，所以，FeC12·nH2O固體加熱脫水制得無水FeCl2應干燥的HCl氣流中加熱。

（2）①在不同溫度下，納米級Fe粉與水蒸氣反應的固體產(chǎn)物不同：溫度低于570℃ 時生成FeO,高于570℃時生成Fe3O4。甲同學用如圖甲裝置酒精燈加熱溫低于570℃，則化學方程式是：Fe+H2O(g) FeO+H2， ②為納米級Fe粉與水蒸氣發(fā)生反應提供水蒸氣，③黑色粉末逐漸溶解，溶液呈淺綠色；有少量氣泡產(chǎn)生，說明原固體中存在鐵粉，鐵粉也能將三價鐵還原為亞鐵，再滴加幾滴KSCN溶液，溶液也會沒有出現(xiàn)血紅色，2Fe3＋+Fe===3Fe2＋。④冷卻后的固體物質與足量FeCl3溶液充分反應，消耗0．08molFeCl3，說明Fe過量，根據(jù)2Fe3++Fe=3Fe2+，過量的Fe為：1/2×0.04mol=0.02mol，則生成物中含Fe元素為：2.80g÷56g/mol—0.02mol=0.03mol，生成物含O元素為：（3.44g—2.80g）÷16g/mol=0.04mol，所以生成物中Fe元素與O元素的物質的量之比為：0.03mol：0.04mol=3:4，所以生成物為Fe3O4。