Question

【題目】某化學小組做完高溫下鐵與水蒸氣反應的實驗后得到一種黑色粉末。他們為探究該黑色粉末中是否有未反應完的鐵粉，又進行了如下實驗，裝置如圖1所示。請回答下列問題：

(1)鐵與水蒸氣反應的化學方程式是_____________________；

(2)按圖1連接好儀器后，檢查裝置的氣密性的操作方法是_______________；

(3)儀器b的名稱是_____，往儀器b中加入的試劑可能是______(填一種)；

(4)實驗中觀察到燒瓶中有氣泡產生，則黑色粉末中_______(填“有”或“無”)鐵粉，產生氣泡的離子方程式是________________________；

(5)如果黑色粉末的質量為w g，當時實驗條件下產生的氣體的密度為ρg/cm3 ，多次試驗求出量筒中液體平均體積為a mL，則黑色粉末中鐵的氧化物的質量分數為__________________。

Answer 1

【答案】3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2 將導管末端放入水槽中，微熱燒瓶，如果水槽中產生氣泡，停止加熱后導管末端倒吸進一段水柱，證明裝置氣密性良好 分液漏斗(或恒壓分液漏斗) 鹽酸或稀硫酸 有 Fe+2H+=Fe2++H2↑ (w-28aρ)/w

【解析】

（1）鐵與水蒸氣反應的化學方程式是：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2。

（2）檢查裝置的氣密性的操作方法是將導管末端放入水槽中，微熱燒瓶，如果水槽中產生氣泡，停止加熱后導管末端倒吸進一段水柱，證明裝置氣密性良好。

（3）儀器b的名稱是分液漏斗(或恒壓分液漏斗)，往儀器b中加入的試劑可能是鹽酸或稀硫酸，因為鐵和鹽酸或稀硫酸反應生成氫氣。

（4）Fe+2H+=Fe2++H2↑。

（5）氫氣的密度為ρg/cm3，體積為a mL，質量為ρag，

Fe+2H+=Fe2++H2↑

56 2

x ρag

x=28ρag。

（1）高溫下鐵與水蒸氣反應的實驗后得到一種黑色粉末，是四氧化三鐵，故鐵與水蒸氣反應的化學方程式是：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2，故答案為：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2。

（2）按圖1連接好儀器后，檢查裝置的氣密性的操作方法是將導管末端放入水槽中，微熱燒瓶，如果水槽中產生氣泡，停止加熱后導管末端倒吸進一段水柱，證明裝置氣密性良好，故答案為：將導管末端放入水槽中，微熱燒瓶，如果水槽中產生氣泡，停止加熱后導管末端倒吸進一段水柱，證明裝置氣密性良好。

（3）儀器b的名稱是分液漏斗(或恒壓分液漏斗)，往儀器b中加入的試劑可能是鹽酸或稀硫酸，因為鐵和鹽酸或稀硫酸反應生成氫氣，故答案為：分液漏斗(或恒壓分液漏斗)；鹽酸或稀硫酸。

（4）實驗中觀察到燒瓶中有氣泡產生，產生的氣泡應該是氫氣，則黑色粉末中有鐵粉， 離子方程式為：Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案為：有；Fe+2H+=Fe2++H2↑。

（5）氫氣的密度為ρg/cm3，體積為a mL，質量為ρag，

Fe+2H+=Fe2++H2↑

56 2

x ρag

x=28ρag

所以鐵的氧化物的質量為：w g-28ρag，質量分數為：(w-28aρ)/w×100%，

故答案為：(w-28aρ)/w。