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，高效催化性等優良的性質。

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粉與水蒸氣反應的固體產物不同，溫度低于570℃時生成FeO，高于570℃時生成Fe3O4。甲同學用如圖甲裝置所示進行納米級Fe粉與水蒸氣反應的實驗，乙同學用圖乙所示的裝置進行納米級Fe粉與水蒸氣的反應并驗證產物。

（4）甲裝置中納米級Fe粉與水蒸氣反應的化學方程式是 ______________________。

（5）甲裝置中儀器a的名稱為_______________________。

（6）乙同學為探究實驗結束后試管內的固體物質成分，進行了下列實驗：

實驗步驟	實驗操作	實驗現象
I	將反應后得到的黑色粉末X(假定為均勻的)，取出少量放入另一試管中，加入少量鹽酸，微熱	黑色粉末逐漸溶解，溶液呈淺綠色；有少量氣泡產生
II	向實驗I得到的溶液中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩	溶液沒有出現紅色

根據以上實驗，乙同學認為該條件下反應的固體產物為FeO。

丙同學認為乙同學的結論不正確，他的理由是______(用簡要文字描述)。

（7）丁同學稱取5.60gFe粉，用乙裝反應一段時間后，停止加熱。將試管內的固體物質在干燥器中冷卻后，稱得質量為6.88g，則丁同學實驗后的固體物質中氧化物的質量分數為________(結果保留三位有效數字)。

Answer 1

【答案】 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 在干燥的HC1氣流中加熱 FeCl2+H2Fe+2HCl Fe+H2O(g)FeO+H2 蒸發皿 加入KSCN溶液，溶液沒有出現紅色，也可能是因為Fe過量，與生成的Fe3+反應轉化為Fe2+ 67.4%

【解析】（1）納米級Fe和稀鹽酸反應生成FeCl2和H2，離子方程式為Fe+2H+=Fe2++H2↑；

（2）FeCl2·nH2O固體加熱脫水時，易發生水解，水解方程式為FeCl2+2H2O Fe(OH)2+2HCl，為防止FeCl2水解，在加熱脫水時，通常通入干燥的HCl氣體，HCl能抑制FeCl2的水解，且通入的HCl氣體可帶走水蒸氣，利于固體脫水。故答案為：在干燥的HC1氣流中加熱；

（3）根據流程可知，FeCl2·nH2O固體加入脫水得到FeCl2，然后N2、H2與FeCl2在高溫條件下反應得到納米級Fe，反應方程式為FeCl2+H2Fe+2HCl。

（4）根據已知“納米級Fe粉與水蒸氣反應，溫度低于570℃時生成FeO”，甲裝置用酒精燈加熱，反應溫度較低，產物為FeO。Fe失電子，水中H得電子，生成氫氣，則反應方程式為Fe+H2O(g) FeO+H2；

（5）儀器a為蒸發皿；

（6）加入KSCN溶液，溶液沒有出現紅色，說明溶液中沒有Fe3+，可能是因為納米級Fe粉與水蒸氣反應的過程中Fe過量，Fe沒有反應完；將反應后的固體，加入少量的鹽酸，也可能發生反應Fe+2 Fe3+=3Fe2+，所以看不到血紅色。

故答案為：加入KSCN溶液，溶液沒有出現紅色，也可能是因為Fe過量，與生成的Fe3+反應轉化為Fe2+；

（7）用乙裝置反應，反應溫度高于570℃，則Fe粉與水蒸氣反應的固體產物為Fe3O4。反應后所得固體的質量為6.88g，其中氧原子的質量為m(O)=6.88g-5.60g=1.28g，則n(O)==0.08mol。由關系式1 Fe3O4～4 O，可得n(Fe3O4)=0.02mol。所以固體物質中氧化物的質量分數== ≈67.4%