Question

某研究性學(xué)習(xí)小組對還原鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)產(chǎn)物進行科學(xué)探究．已知Ca（OH）₂的分解溫度為580℃，鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的溫度為900℃：根據(jù)如圖1所示實驗裝置，進行了還原鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)實驗，實驗中觀察到肥皂液中產(chǎn)生了大量的氣泡．

（1）實驗中Ca（OH）₂的作用是

 

．實驗中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物是

 

．
（2）為進一步探究還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)固體產(chǎn)物的成分，研究性學(xué)習(xí)小組將反應(yīng)后的固體經(jīng)處理后得到黑色氧化物固體，針對黑色氧化物固體，該小組提出如下的假設(shè)并進行了相關(guān)的實驗：
假設(shè)一：固體為FeO
假設(shè)二：固體為Fe₃O₄
假設(shè)三：

 

①限選用下列試劑：鹽酸、KSCN溶液、K₃Fe（CN）₆溶液、氯水，證明假設(shè)一不成立

操作	現(xiàn)象	結(jié)論
		假設(shè)一不成立

②為了進一步確定產(chǎn)物的成分，用黑色固體進行了下列如圖2實驗：
加入足量氯水所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是

 

；檢驗紅褐色固體是否洗滌干凈的操作是

 

；灼燒時盛放固體的儀器是

 

；若假設(shè)二成立，黑色固體最終全部轉(zhuǎn)化成的紅棕色粉末的質(zhì)量是

 

g．

Answer 1

考點：鐵及其化合物的性質(zhì)實驗

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）氫氧化鈣加熱分解生成氧化鈣和水，鐵與高溫水蒸氣反應(yīng)生成氫氣，據(jù)此解答即可；
（2）依據(jù)假設(shè)一和假設(shè)二得出假設(shè)三：可能是FeO、Fe₃O₄的混合物；①若假設(shè)一不成立，即溶液中含有三價鐵離子，依據(jù)三價鐵離子的檢驗方法檢驗即可；②氯水具有強氧化性，能氧化亞鐵離子生成鐵離子，據(jù)此解答即可；依據(jù)鐵元素守恒計算氧化鐵的質(zhì)量．

解答： 解：（1）氫氧化鈣加熱分解生成氧化鈣和水，為高溫下鐵與水蒸氣的反應(yīng)提供了水蒸氣，鐵與高溫水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和四氧化三鐵，故答案為：提供反應(yīng)所需的水蒸氣；H₂；
（2）①假設(shè)一不成立，即溶液中含有三價鐵離子，檢驗三價鐵離子的方法為：取少量固體于試管中，加入鹽酸加熱溶解，再加入KSCN溶液，振蕩，若溶液出現(xiàn)血紅色，則證明溶液中含有鐵離子，即假設(shè)一不成立，故答案為：取少量固體于試管中，加入鹽酸加熱溶解，再加入KSCN溶液，振蕩，若溶液出現(xiàn)血紅色，則證明溶液中含有鐵離子，否則假設(shè)一成立；②加入足量氯水的目的是氧化亞鐵離子為鐵離子，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，檢驗紅褐色固體是否洗滌干凈的操作是：取最后一次洗滌液于試管中，用稀硝酸酸化，再加入AgNO₃溶液，若無渾濁現(xiàn)象則洗滌干凈，5.8gFe₃O₄的物質(zhì)的量為：

5.8g

232g/mol

=0.025mol，故鐵元素的物質(zhì)的量為：3×0.025mol=0.075mol，故生成氧化鐵的質(zhì)量為：

0.075mol

2

×160g/mol=6g，
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；取最后一次洗滌液于試管中，用稀硝酸酸化，再加入AgNO₃溶液，若無渾濁現(xiàn)象則洗滌干凈；坩堝；6．

點評：本題主要考查的是鐵以及其化合物的相互轉(zhuǎn)化以及有關(guān)物質(zhì)的量守恒的計算，屬于中等題，有一定的難度．