题目

题型：不详难度：来源：

某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并共同解答下列问题：

【探究一】设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验。
（1）硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为______________________________。
（2）反应前A中投放碎瓷片的目的是____________________________________。
（3）装置E中的现象是________________________________________________。
【探究二】设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管中黑色固体的成分。
（4）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质溶于_______后，将所得溶液分成两份。
（5）一份滴加几滴KSCN溶液。若溶液变红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分（选填序号，下同）为_______；若溶液未变红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为_______。
①一定有Fe₃O₄        ②一定有Fe        
③只有Fe₃O₄          ④只有Fe
（6）另一份用_______（填仪器名称）加入_______，可以证明溶液中存在Fe²⁺。
【探究三】设计如下流程测定反应后硬质玻璃管B中固体含铁元素的质量分数。

（7）试剂b的化学式是_______。
（8）计算反应后B装置中铁元素的质量分数为_______。

答案

（1）
（2）防止暴沸
（3）黑色固体变红，右端管壁有水珠
（4）稀硫酸  （5）①  ②
（6）胶头滴管  酸性KMnO₄溶液，溶液褪色
（7）NaOH  （8）77.8%

解析

【探究一】（1）Fe与水反应的化学方程式为：
3Fe+4H₂O（g）Fe₃O₄+4H₂。
（2）碎瓷片的作用是防止暴沸。
（3）装置E中发生反应：H₂+CuOCu+H₂O，现象是：黑色固体变红，右端管壁有水珠。
【探究二】在验证反应后黑色固体的成分时，检验Fe³⁺，最佳试剂为KSCN溶液；在确定存在Fe³⁺时，检验Fe²⁺，可用酸性KMnO₄溶液。由于酸性KMnO₄溶液与盐酸发生反应，所以在溶解反应后的黑色固体时，不能用盐酸，也不能用硝酸（因为HNO₃可氧化Fe²⁺），可用稀硫酸。
【探究三】由“红棕色固体”知，该物质为Fe₂O₃，则和NaCl及过量，所以试剂b为NaOH溶液。m（Fe₂O₃）="32" g,则n（Fe₂O₃）="0.2" mol,则n（Fe）="0.4" mol,则反应后B装置中铁元素的质量分数为：×100%≈77.8%。