Question

树德中学高2016级研宄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”实验探宄，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中投放碎瓷片的日的是__________________。

(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)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)一份滴加儿滴KSCN溶液。若溶液变m红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为______________(选填序号，①一定有Fe₃O₄  ②一定有Fe  ③只有Fe₃O₄④只有Fe，下同)；若溶液未变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为______________。

(6)另—份用胶头滴管加入_______________，若出现______________现象，可以证明溶液中存在Fe²⁺，其反应的离子方程式是_____________。

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_______________。(保留小数点后—位)

Answer

(l)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；(2)防止暴沸；

(3)黑色固体变红，右端管壁有水珠；(4)稀硫酸；

(5)①②；

(6)酸性KMnO4溶液；溶液褪色；5Fe2++8H++MnO4一=Mn2++5Fe3++4H2O；

(7)NaOH； (8)77.8%；

【解析】

试题分析：【探究一】(1)硬质管中铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，故答案为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；

(2)液体加热时容易发生暴沸现象，加入碎瓷片的作用是防止暴沸，故答案为：防止暴沸；

(3)装置E中发生反应为：H2+CuOCu+H2O，则反应现象是：黑色固体变红，右端管壁有水珠，故答案为：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，

(4)根据分析可知，溶解反应后固体需要用稀硫酸，故答案为：稀硫酸；

(5)一份滴加几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，说明溶液中含有铁离子，则可推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为：①一定有Fe3O4；若溶液未变血红色，则溶液中不存在铁离子，可推断硬质玻璃管B中固体物质中一定存在Fe，即②正确，故答案为：①；②；

(6)检验亚铁离子，需要用胶头滴管加入酸性高锰酸钾溶液，若酸性高锰酸钾溶液褪色，则证明溶液中含有亚铁离子，反应的离子方程式为5Fe2++8H++MnO4一=Mn2++5Fe3++4H2O，故答案为：胶头滴管；酸性KMnO4溶液，溶液褪色；5Fe2++8H++MnO4一=Mn2++5Fe3++4H2O；

【探究三】(7)由“红棕色固体”知，该物质为Fe2O3，则FeCl3Fe(OH)3和NaCl，过滤后加强热生成红棕色固体，则试剂b为NaOH溶液，故答案为：NaOH；

(8)氧化铁的质量为：m(Fe2O3)=32g，则氧化铁的物质的量为：n(Fe2O3)==0.2mol，则含有铁元素的物质的量为：n(Fe)=0.4mol，则反应后B装置中铁元素的质量分数为：×100%≈77.8%，故答案为：77.8%。

考点：考查了探究物质的组成或测量物质的含量的相关知识。