Question

5．鐵是日常生活中用途最廣、用量最大的金屬材料．
（1）檢查此裝置的氣密性的方法是把導(dǎo)管末端插入水中，微熱試管，在導(dǎo)管末端會產(chǎn)生氣泡，停止加熱，導(dǎo)管內(nèi)會形成一段水柱，而且水柱保持不變，說明裝置氣密性良好．
（2）某實驗小組利用圖1裝置驗證鐵與水蒸氣的反應(yīng)．
①濕棉花的作用是提供水蒸氣，試管中反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄ +4H₂．
②實驗結(jié)束后還有鐵粉剩余，取出少量反應(yīng)后的固體于試管中，加入過量鹽酸，固體完全溶解，所得溶液中存在的陽離子是b（填序號）．
a．一定有Fe²⁺、H⁺和Fe³⁺             b．一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺
c．一定有Fe²⁺、Fe³⁺，可能有 H⁺       d．一定有Fe³⁺、H⁺，可能有Fe²⁺
（3）某研究性學(xué)習(xí)小組研究由Fe²⁺制備Fe（OH）₂，設(shè)計了如下兩個實驗方案．實驗裝置如圖2（夾持裝置已略去）．
往100mL大試管中加40mL煤油，放入3粒米粒大小的金屬鈉后塞上橡皮塞，通過長頸漏斗加入FeSO₄溶液使煤油的液面至膠塞，夾緊彈簧夾．回答下列問題．
①簡述鈉發(fā)生反應(yīng)的現(xiàn)象有氣泡生成，鈉熔化成小球且在煤油和FeSO₄溶液界面處上下跳動，最終完全溶解．
②寫出鈉與硫酸亞鐵溶液反應(yīng)的離子方程式2Na+Fe²⁺+2H₂O═Fe（OH）₂↓+2Na⁺+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）連接好裝置后，把導(dǎo)管末端插入水中，微熱試管，根據(jù)壓強和導(dǎo)管中水柱的變化判斷；
（2）①濕棉花含有水蒸氣，對反應(yīng)來說提供了水，鐵在高溫下與水反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，據(jù)此分析解答即可；
②產(chǎn)物四氧化三鐵中有+2價的鐵和+3價的鐵，還有可能有過量的鐵；
（3）①鈉的密度大于煤油的密度且和煤油不反應(yīng)，鈉與水反應(yīng)生成氫氣；
②鈉與硫酸亞鐵溶液反應(yīng)，是鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀．

解答 解：（1）連接好裝置后，把導(dǎo)管末端插入水中，微熱試管，裝置內(nèi)的氣體受熱膨脹，在導(dǎo)管末端會產(chǎn)生氣泡，停止加熱，導(dǎo)管內(nèi)會形成一段水柱，而且水柱保持不變，說明裝置氣密性良好，
故答案為：把導(dǎo)管末端插入水中，微熱試管，在導(dǎo)管末端會產(chǎn)生氣泡，停止加熱，導(dǎo)管內(nèi)會形成一段水柱，而且水柱保持不變，說明裝置氣密性良好；
（2）①因為是鐵和水蒸氣的反應(yīng)，試管內(nèi)有鐵粉，所以濕棉花主要是提供水蒸氣；鐵在高溫下與水反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：提供水蒸氣；3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
②鐵和水蒸氣反應(yīng)，產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣，加入過量鹽酸，固體完全溶解，必發(fā)生反應(yīng)：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O，所以所得溶液中存在的陽離子是一定有Fe²⁺、H⁺，四氧化三鐵黑色固體中可能含有過量的鐵，可能將三價鐵離子全部轉(zhuǎn)化成二價鐵離子，F(xiàn)e+2Fe³⁺═3Fe²⁺，所以所得溶液中存在的陽離子是一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺，
故答案為：b；
（3）①鈉的密度大于煤油的密度且和煤油不反應(yīng)，所以鈉在煤油中逐漸下沉；鈉的密度小于水的密度，所以在水中會浮在水面上，鈉的熔點較低，所以鈉在水中會熔成小球；鈉和FeSO₄溶液中溶劑反應(yīng)生成氫氣，所以生成的氫氣推動鈉上浮至煤油層；
故答案為：有氣泡生成，鈉熔化成小球且在煤油和FeSO₄溶液界面處上下跳動，最終完全溶解；
②鈉與硫酸亞鐵溶液反應(yīng)，是鈉與水反應(yīng)生成氫氧化鈉，氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應(yīng)，所以反應(yīng)的離子方程式為2Na+Fe²⁺+2H₂O═Fe（OH）₂↓+2Na⁺+H₂↑，
故答案為：2Na+Fe²⁺+2H₂O═Fe（OH）₂↓+2Na⁺+H₂↑．

點評 本題考查Fe、Na的化學(xué)性質(zhì)、性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，把握物質(zhì)的性質(zhì)、發(fā)生的反應(yīng)等為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，注意氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用，題目難度中等．