【題目】納米材料一直是人們研究的重要課題,例如納米級(jí)Fe粉表面積大,具有超強(qiáng)的磁性,高效催化性等優(yōu)良的性質(zhì)。

I、實(shí)驗(yàn)室采用氣相還原法制備納米級(jí)Fe,其流程如圖所示:

(1)納米級(jí)Fe和稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式為_______________________________

(2)如何將FeCl2·nH2O固體加熱脫水制得無(wú)水FeCl2 _____________________________________(用簡(jiǎn)要文字描述)。

(3)生成納米級(jí)Fe的化學(xué)方程式為______________________________________

II、查閱資料:在不同溫度下,納米級(jí)Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物不同,溫度低于570℃時(shí)生成FeO,高于570℃時(shí)生成Fe3O4。甲同學(xué)用如圖甲裝置所示進(jìn)行納米級(jí)Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),乙同學(xué)用圖乙所示的裝置進(jìn)行納米級(jí)Fe粉與水蒸氣的反應(yīng)并驗(yàn)證產(chǎn)物。

(4)甲裝置中納米級(jí)Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ______________________

(5)甲裝置中儀器a的名稱(chēng)為_______________________。

(6)乙同學(xué)為探究實(shí)驗(yàn)結(jié)束后試管內(nèi)的固體物質(zhì)成分,進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):

實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)操作

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

I

將反應(yīng)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?qū)嶒?yàn)I得到的溶液中滴加幾滴KSCN溶液,振蕩

溶液沒(méi)有出現(xiàn)紅色

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn),乙同學(xué)認(rèn)為該條件下反應(yīng)的固體產(chǎn)物為FeO。

丙同學(xué)認(rèn)為乙同學(xué)的結(jié)論不正確,他的理由是______(用簡(jiǎn)要文字描述)。

(7)丁同學(xué)稱(chēng)取5.60gFe粉,用乙裝反應(yīng)一段時(shí)間后,停止加熱。將試管內(nèi)的固體物質(zhì)在干燥器中冷卻后,稱(chēng)得質(zhì)量為6.88g,則丁同學(xué)實(shí)驗(yàn)后的固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

【答案】 Fe+2H+=Fe2++H2 在干燥的HC1氣流中加熱 FeCl2+H2Fe+2HCl Fe+H2O(g)FeO+H2 蒸發(fā)皿 加入KSCN溶液,溶液沒(méi)有出現(xiàn)紅色,也可能是因?yàn)镕e過(guò)量,與生成的Fe3+反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe2+ 67.4%

【解析】(1)納米級(jí)Fe和稀鹽酸反應(yīng)生成FeCl2H2,離子方程式為Fe+2H+=Fe2++H2↑;

(2)FeCl2·nH2O固體加熱脫水時(shí),易發(fā)生水解,水解方程式為FeCl2+2H2O Fe(OH)2+2HCl,為防止FeCl2水解,在加熱脫水時(shí),通常通入干燥的HCl氣體,HCl能抑制FeCl2的水解,且通入的HCl氣體可帶走水蒸氣,利于固體脫水。故答案為:在干燥的HC1氣流中加熱;

(3)根據(jù)流程可知,FeCl2·nH2O固體加入脫水得到FeCl2,然后N2、H2FeCl2在高溫條件下反應(yīng)得到納米級(jí)Fe,反應(yīng)方程式為FeCl2+H2Fe+2HCl。

(4)根據(jù)已知“納米級(jí)Fe粉與水蒸氣反應(yīng),溫度低于570℃時(shí)生成FeO”,甲裝置用酒精燈加熱,反應(yīng)溫度較低,產(chǎn)物為FeO。Fe失電子,水中H得電子,生成氫氣,則反應(yīng)方程式為Fe+H2O(g) FeO+H2

(5)儀器a為蒸發(fā)皿;

(6)加入KSCN溶液,溶液沒(méi)有出現(xiàn)紅色,說(shuō)明溶液中沒(méi)有Fe3+,可能是因?yàn)榧{米級(jí)Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的過(guò)程中Fe過(guò)量,F(xiàn)e沒(méi)有反應(yīng)完;將反應(yīng)后的固體,加入少量的鹽酸,也可能發(fā)生反應(yīng)Fe+2 Fe3+=3Fe2+,所以看不到血紅色。

故答案為:加入KSCN溶液,溶液沒(méi)有出現(xiàn)紅色,也可能是因?yàn)?/span>Fe過(guò)量,與生成的Fe3+反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe2+

(7)用乙裝置反應(yīng),反應(yīng)溫度高于570℃,則Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物為Fe3O4。反應(yīng)后所得固體的質(zhì)量為6.88g,其中氧原子的質(zhì)量為m(O)=6.88g-5.60g=1.28g,則n(O)==0.08mol。由關(guān)系式1 Fe3O4~4 O,可得n(Fe3O4)=0.02mol。所以固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)==67.4%

練習(xí)冊(cè)系列答案
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寫(xiě)出反應(yīng)I中含鈹化合物與過(guò)量鹽酸反應(yīng)的離子方程式____________________________

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a加入過(guò)量的 NaOH b.通入過(guò)量的CO2 c加入過(guò)量的氨水

d.加入適量的HCl e.過(guò)濾 f洗滌

②從BeCl2溶液中得到BeCl2固體的操作是____________________________。

(3)①MnO2能將金屬硫化物中的硫元素氧化為單質(zhì)硫,寫(xiě)出反應(yīng)CuS發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________________________________。

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