Question

某研究性學習小組請你參與“研究鐵與水反應所得固體物質的成分、性質及再利用”實驗探究，并共同解答下列問題：

【探究一】設計如圖所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗。

（1）硬質玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式為______________________________。

（2）反應前A中投放碎瓷片的目的是____________________________________。

（3）裝置E中的現(xiàn)象是________________________________________________。

【探究二】設計如下實驗方案確定反應后硬質玻璃管中黑色固體的成分。

（4）待硬質玻璃管B冷卻后，取少許其中的固體物質溶于_______后，將所得溶液分成兩份。

（5）一份滴加幾滴KSCN溶液。若溶液變紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分（選填序號，下同）為_______；若溶液未變紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分為_______。

①一定有Fe3O4 ②一定有Fe

③只有Fe3O4 ④只有Fe

（6）另一份用_______（填儀器名稱）加入_______，可以證明溶液中存在Fe2+。

【探究三】設計如下流程測定反應后硬質玻璃管B中固體含鐵元素的質量分數(shù)。

（7）試劑b的化學式是_______。

（8）計算反應后B裝置中鐵元素的質量分數(shù)為_______。

 

Answer 1

（1）

（2）防止暴沸

（3）黑色固體變紅，右端管壁有水珠

（4）稀硫酸 （5）① ②

（6）膠頭滴管 酸性KMnO4溶液，溶液褪色

（7）NaOH （8）77.8%

【解析】【探究一】（1）Fe與水反應的化學方程式為：

3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2。

（2）碎瓷片的作用是防止暴沸。

（3）裝置E中發(fā)生反應：H2+CuOCu+H2O，現(xiàn)象是：黑色固體變紅，右端管壁有水珠。

【探究二】在驗證反應后黑色固體的成分時，檢驗Fe3+，最佳試劑為KSCN溶液；在確定存在Fe3+時，檢驗Fe2+，可用酸性KMnO4溶液。由于酸性KMnO4溶液與鹽酸發(fā)生反應，所以在溶解反應后的黑色固體時，不能用鹽酸，也不能用硝酸（因為HNO3可氧化Fe2+），可用稀硫酸。

【探究三】由“紅棕色固體”知，該物質為Fe2O3，則和NaCl及過量，所以試劑b為NaOH溶液。m（Fe2O3）=32 g,則n（Fe2O3）=0.2 mol,則n（Fe）=0.4 mol,則反應后B裝置中鐵元素的質量分數(shù)為：×100%≈77.8%。