某研究*學習小組請你參與“研究鐵與水反應所得固體物質的成分、*質及再利用”實驗探究，並共同回答下列問題：探究一...

問題詳情：

某研究*學習小組請你參與“研究鐵與水反應所得固體物質的成分、*質及再利用”實驗探 究，並共同回答下列問題：

探究一：設計如圖所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗(夾持儀器略)．

(1)硬質玻璃管 B 中發生反應的化學方程式為：________________________________．。

(2)反應前 A 中投放碎瓷片的目的是___________________．。

(3)裝置 E 中的現象是_______________________。 探究二：設計如下實驗方案確定反應後硬質玻璃管 B 中黑*固體的成分。

(4)待硬質玻璃管 B 冷卻後，取少許其中的固體物質溶於___________________後，將所得溶液分成兩份。

(5)一份滴加幾滴 KSCN 溶液。若溶液變血紅*,推斷硬質玻璃管 B 中固體物質的成分為______________________(選 填序號,下同)；若溶液未變血紅*，推斷硬質玻璃管 B 中固體物質的成分為__________________________________。

①一定有 Fe3O4    ②一定有 Fe    ③只有 Fe3O4    ④只有 Fe

(6)另一份用_____(填儀器名稱)加入_____(填試劑和現象)，可以 *溶液中存在 Fe2+。

探究三：設計如下流程測定反應後硬質玻璃管 B 中固體含鐵元素的質量分數。

(7)試劑 b 的化學式是_____。

(8)計算反應後 B 裝置中鐵元素的質量分數為_____。

【回答】

【*】（1） 

（2）防止暴沸

（3）黑*固體變紅，右端管壁有水珠

（4）稀硫*  （5）①  ②

（6）膠頭滴管 **KMnO4溶液，溶液褪*

（7）NaOH  （8）77.8%

【解析】

【探究一】（1）Fe與水反應的化學方程式為：

3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2。

（2）碎瓷片的作用是防止暴沸。

（3）裝置E中發生反應：H2+CuOCu+H2O，現象是：黑*固體變紅，右端管壁有水珠。

【探究二】在驗*反應後黑*固體的成分時，檢驗Fe3+，最佳試劑為KSCN溶液；在確定存在Fe3+時，檢驗Fe2+，可用**KMnO4溶液。由於**KMnO4溶液與鹽*發生反應，所以在溶解反應後的黑*固體時，不能用鹽*，也不能用**（因為HNO3可氧化Fe2+），可用稀硫*。

【探究三】由“紅棕*固體”知，該物質為Fe2O3，則和NaCl及過量，所以試劑b為NaOH溶液。m（Fe2O3）="32" g,則n（Fe2O3）="0.2" mol,則n（Fe）="0.4" mol,則反應後B裝置中鐵元素的質量分數為：×100%≈77.8%。

25.在2 L硫*銅和硫*鐵的混合溶液中，加入30 g鐵粉，最後得到2 L 0.25 mol·L－1的硫*亞鐵溶液及26 g固體沉澱物。分別求原混合溶液中硫*鐵和硫*銅的物質的量濃度。

【*】硫*鐵、硫*銅的物質的量濃度分別為0.05 mol·L－1和0.1 mol·L－1

【解析】

【分析】

因氧化*Fe3+＞Cu2+，則加入鐵粉，先發生Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4，後發生Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，最後得FeSO4溶液，則Fe2（SO4）3和CuSO4都完全反應，據此解答。

【詳解】設原溶液中Fe2（SO4）3和CuSO4的物質的量分別為xmol、ymol，則根據方程式可知

Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4

xmol  xmol    3xmol

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

ymol ymol ymol ymol

由FeSO4物質的量及最後固體質量可得：①3x+y=0.25×2、②30-56（x+y）+64y=26，聯立①②解得：x=0.1，y=0.2，故原混合溶液Fe2（SO4）3的物質的量濃度為0.1mol÷2L=0.05mol/L，CuSO4的物質的量濃度為0.2mol÷2L=0.1mol/L。

【點睛】本題考查根據化學反應方程式的計算，題目難度不大，明確反應的先後順序結合題目信息判斷Fe2（SO4）3和CuSO4完全反應是解答本題的關鍵。

知識點：鐵和鐵的化合物

題型：實驗,探究題