Question

【題目】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(zhì)。

Ⅰ.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(yīng)的離子方程式為_____。

（2）如何將FeCl2·nH2O固體加熱脫水制得無水FeCl2：____(用簡要文字描述)。

（3）生成納米級Fe的化學(xué)方程式為____。

Ⅱ.查閱資料：在不同溫度下，納米級Fe粉與水蒸氣反應(yīng)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(xué)用圖甲所示裝置進行納米級Fe粉與水蒸氣反應(yīng)的實驗，乙同學(xué)用圖乙所示的裝置進行納米級Fe粉與水蒸氣的反應(yīng)并驗證產(chǎn)物。

（4）甲裝置中納米級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的名稱為_____。

（6）丁同學(xué)稱取5.60gFe粉，用乙裝置反應(yīng)一段時間后，停止加熱。將試管內(nèi)的固體物質(zhì)在干燥器中冷卻后，稱得質(zhì)量為6.88g，則丁同學(xué)實驗后的固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分數(shù)為_____(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。

Answer 1

【答案】Fe+2H+=Fe2++H2↑ 在干燥的HCl氣流中加熱 FeCl2+H2Fe+2HCl Fe+H2O(g)FeO+H2 蒸發(fā)皿 67.4%

【解析】

Ⅰ.（1）鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣；
（2）FeCl2nH2O固體加熱脫水時，亞鐵離子能水解生成氫氧化亞鐵和氯化氫，為防止水解可以將其在HCl范圍中加熱；
（3）根據(jù)流程圖可知，在高溫條件下用氫氣還原氯化亞鐵可得納米級Fe，

Ⅱ.（4）Fe粉與水蒸氣在加熱條件下反應(yīng)生成FeO和氫氣；
（5）根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)和性能確定儀器a的名稱；
（6）鐵和水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，結(jié)合固體質(zhì)量分析判斷生成物成分。

Ⅰ.（1）鐵和鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，故離子反應(yīng)方程式為Fe+2H+=Fe2++H2↑；
（2）FeCl2nH2O固體加熱脫水通時，亞鐵離子能水解生成氫氧化亞鐵和氯化氫，為防止FeCl2水解，FeCl2nH2O固體加熱脫水通常要通入干燥的HCl氣體，HCl能抑制FeCl2水解，且通入的HCl氣體可帶走水蒸氣，利于FeCl2nH2O固體脫水，故答案為：在干燥的HCl氣流中加熱；
（3）根據(jù)流程圖可知，在高溫條件下用氫氣還原氯化亞鐵可得納米級Fe，反應(yīng)方程式為 。

Ⅱ. （4）Fe粉與水蒸氣在加熱條件下反應(yīng)生成FeO和氫氣，方程式為；

（5）甲裝置中儀器a的名稱為蒸發(fā)皿，故答案為：蒸發(fā)皿；
（6）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1Fe3O4～4O，可得n（Fe3O4）=0.02mol。所以固體物質(zhì)中氧化物的質(zhì)量分數(shù)=×100%≈67.4%，故答案為：67.4%。