Question

【題目】如圖是鐵與水蒸氣反應的實驗裝置。在硬質玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨(石棉絨是耐高溫材料，與水、鐵不反應)的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下鐵與水蒸氣反應的實驗。

(1)已知該實驗反應的反應方程式為：Fe+H2OFe3O4+H2(請配平)____。

(2)儀器a的名稱是________。

(3)某同學為了研究一定時間內鐵粉的轉化率，設計了如下實驗：準確稱量一定質量的鐵粉進行反應，測量反應后生成氣體的體積，計算鐵粉的轉化率。

①該同學應該先點燃___(填“A”或“B”)處的酒精燈(或酒精噴燈)，測量氣體體積不可以選用上圖中___(填“甲”“乙”或“丙”)裝置。

②稱取5.6 g鐵粉與適量石棉絨混合，然后加熱反應一段時間。若測出的氣體體積在標準狀況下為0.448 L，則鐵粉的轉化率為___。

(4)將硬質玻璃管中反應后的固體混合物全部取出置于燒杯中，加入足量的鹽酸溶解并過濾，為探究反應后溶液中可能的陽離子，小林同學進行如下實驗，請你將下表補充完整：

步驟	現象	解釋(用離子方程式表示)	結論
Ⅰ.取樣，滴加KSCN溶液	溶液不變紅色	①Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O ②____________	Ⅲ.反應后的溶液中陽離子為_______
Ⅱ.取樣，滴加NaOH溶液	剛開始無明顯現象，一段時間后先出現白色沉淀，迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色	①____________ ②Fe2++2OH—=Fe(OH)2↓ ③4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

Answer 1

【答案】3、4、1、4 干燥管 A 甲 15% Fe+2Fe3+＝3Fe2+ OH－+H+＝H2O H＋、Fe2＋

【解析】

(1)根據原子守恒配平反應的方程式；

(2)分析裝置圖中儀器形狀和用途判斷儀器名稱；

(3)①高溫鐵和水蒸氣反應，所以裝置A處加熱產生水蒸氣，再點燃B裝置處的酒精燈，根據儀器的構造特點分析判斷；

②依據鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，依據反應化學方程式定量關系計算反應的鐵的質量，得到鐵的轉化率；

(4)依據方程式和實驗現象分析判斷。

(1)根據原子守恒可知該反應的化學方程式為3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；

(2)根據裝置圖中儀器的構造可知儀器a的名稱是干燥管；

(3)①高溫鐵和水蒸氣反應，所以裝置A處加熱產生水蒸氣，再點燃B裝置處的酒精燈，甲中導氣管位置錯誤，不能到達排水量氣的目的，不可以測量生成氫氣的體積，乙丙都可以利用裝置測定生成氣體的體積；

②稱取5.6 g鐵粉與適量石棉絨混合，然后加熱反應一段時間。若測出的氣體體積在標準狀況下為0.448 L，生成的氣體是氫氣，物質的量為0.02mol，依據反應的化學方程式得到反應鐵的質量為0.02mol×＝0.015mol，質量是0.015mol×56g/mol＝0.84g，則鐵粉的轉化率為×100%＝15%；

(4)向反應后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變紅色，溶液中不存在鐵離子，這說明鐵過量，生成的鐵離子被鐵還原生成亞鐵離子，離子方程式為Fe+2Fe3+＝3Fe2+；取樣，滴加NaOH溶液，剛開始無明顯現象，說明鹽酸過量，首先發生中和反應，方程式為OH—+H+＝H2O；根據離子方程式可知有氫氧化亞鐵生成，又因為氫氧化亞鐵易被氧化，所以實驗現象是一段時間后先出現白色沉淀，迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色，根據以上分析可知反應后的溶液中陽離子為H＋、Fe2＋。