Question

【題目】如圖是鐵與水蒸氣反應(yīng)的實驗裝置。在硬質(zhì)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(yīng))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(yīng)的實驗。

（1）已知該實驗反應(yīng)的反應(yīng)方程式為：__Fe+__H2O__Fe3O4+__H2（請配平）。

（2）儀器a的名稱是___。

（3）某同學(xué)為了研究一定時間內(nèi)鐵粉的轉(zhuǎn)化率，設(shè)計了如下實驗：準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的鐵粉進行反應(yīng)，測量反應(yīng)后生成氣體的體積，計算鐵粉的轉(zhuǎn)化率。

①該同學(xué)應(yīng)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圖中__(填“甲”“乙”或“丙”)裝置。

②稱取5.6g鐵粉與適量石棉絨混合，然后加熱反應(yīng)一段時間。若測出的氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為0.448L，則鐵粉的轉(zhuǎn)化率為___。（轉(zhuǎn)化率=）

（4）將硬質(zhì)玻璃管中反應(yīng)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(yīng)后溶液中可能的陽離子，小林同學(xué)進行如下實驗，請你將下表補充完整：

步驟	現(xiàn)象	解釋(用離子方程式表示)	結(jié)論
Ⅰ.取樣，滴加KSCN溶液	溶液不變紅色	①Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O ②___	Ⅲ.反應(yīng)后的溶液中陽離子___
Ⅱ.取樣，滴加NaOH溶液	剛開始無明顯現(xiàn)象，一段時間后先出現(xiàn)白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)?/span>___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+ 紅褐 OH－+H+＝H2O H＋、Fe2＋

【解析】

（1）根據(jù)化合價升降法配平；

（2）根據(jù)裝置特點判斷；

（3）①還原性鐵粉與水蒸氣反應(yīng)，則應(yīng)先點燃A處酒精燈；

②根據(jù)方程式計算；

（4）鐵粉過量與溶解的鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子。

（1）Fe與水蒸氣反應(yīng)，Fe的化合價由0價變?yōu)?/span>+8/3價，H的化合價由+1價變?yōu)?/span>0價，最小公倍數(shù)為8，則Fe的系數(shù)為3，水的系數(shù)為4，氫氣的系數(shù)為4，則方程式為3Fe+4H2O1Fe3O4+4H2；

（2）根據(jù)裝置圖，可知儀器a為干燥管；

（3）①為了使還原性鐵粉與水蒸氣反應(yīng)，則應(yīng)先點燃A處酒精燈使整個裝置充滿水蒸氣后再點燃B處酒精燈；裝置甲無法收集氣體；

②在標(biāo)況下氫氣的體積為0.448L，即0.02mol，根據(jù)方程式生成0.02mol氫氣，則參加反應(yīng)的鐵粉為0.015mol，質(zhì)量為0.84g，鐵粉的轉(zhuǎn)化率=0.84/5.6×100%=15%；

（4）Ⅰ.由于鐵粉過量，產(chǎn)生的鐵離子與鐵粉反應(yīng)生成亞鐵離子，離子方程式為Fe+2Fe3+＝3Fe2+，溶液中無鐵離子，則滴加KSCN溶液不變紅色；

Ⅱ.溶解固體時，鹽酸過量，加入NaOH溶液時，先與氫離子反應(yīng)生成水，離子方程式為OH－+H+＝H2O；再與亞鐵離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀，氫氧化亞鐵遇到氧氣反應(yīng)生成氫氧化鐵，現(xiàn)象為先生成白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色；

Ⅲ.固體溶于酸后，溶液中的陽離子有亞鐵離子、氫離子。