题目内容

【题目】在高温下,铁与水蒸气能发生反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体,某学习小组的同学对此反应很感兴趣,在小组集体协作下设计了如图实验,以探究铁粉与水蒸气反应后的产物,也邀请你一起来完成下列探究:
【猜想与假设】猜想一:生成的气体可能是氢气;猜想二:生成的气体可能是氧气.
【实验探究】将生成的气体通入C装置.球形管里装有碱石灰干燥剂.导管口蘸些肥皂水(或洗涤剂溶液),控制气体流速,吹出肥皂泡.当肥皂泡吹到一定大时,轻轻摆动导管,肥皂泡脱离管口后,气泡上升.用燃着的木条靠近肥皂泡,有爆鸣声.
(1)【推断】生成的气体是
(2)探究试管中剩余固体成分是什么? 【查阅资料】
Ⅰ.铁的氧化物①只有是Fe2O3红棕色,其余FeO、Fe3O4均为黑色;
②只有Fe3O4能被磁铁吸引.
Ⅱ.铁的氧化物都能与盐酸反应,但没有气体生成.
【初步验证】试管中剩余固体为黑色,能全部被磁铁吸引.
【猜想与假设】猜想一:剩余固体是Fe3O4
猜想二:剩余固体是
(3)【实验探究】

实验操作

实验现象及结论

取少量黑色固体于试管中,加入足量

无气泡产生,黑色固体是


(4)【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为:
(5)【拓展延伸】Ⅰ.铁、镁混合物5.6g与足量稀硫酸反应,生成的氢气质量不可能是(
A.0.2g
B.0.3g
C.0.4g
D.0.5g
(6)Ⅱ.某同学为探究铁合金中铁的质量分数,先后进行了四次实验(铁合金中除铁外,其余成分不与稀硫酸反应),实验数据如表.根据该同学的实验,试回答以下问题:

第一次

第二次

第三次

第四次

所取合金的质量∕g

10

10

20

30

所加稀硫酸的质量∕g

100

120

80

X

生成氢气的质量∕g

0.2

0.2

0.2

Y

表中第四次实验中,合金里的铁恰好与稀硫酸完全反应,则其中X=Y=
(7)该铜铁合金中铁的质量分数是多少?(写出计算过程)

【答案】
(1)氢气
(2)Fe与Fe3O4
(3)稀盐酸;Fe3O4
(4)3Fe+4H2O Fe3O4+4H2
(5)AD
(6)240;0.6
(7)解:设铁合金中铁的质量分数为x.

Fe+H2SO4=FeSO4+

H2

56

2

30g×x

0.6g

x=56%

答:铁合金中铁的质量分数为56%。


【解析】解:【推断】用燃着的木条靠近肥皂泡,有爆鸣声,稍后有肥皂泡飘到空中.说明生成的气体具有可燃性、密度小于空气,再根据反应物为“铁与水蒸气”,所以是氢气;【猜想与假设】能被磁铁吸引的只有Fe与Fe3O4 , 则猜想一Fe3O4;又不可能只有Fe没有其他反应产物,猜想二是Fe与Fe3O4;验证猜想一与猜想二,关键是否含有Fe. 【实验探究】根据铁与稀盐酸反应产生气体,进行设计实验:

实验操作

实验现象及结论

取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸

无气泡产生,黑色固体是Fe3O4

【实验结论】根据“高温下,铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体”和猜想,所以铁和水蒸气反应会生成四氧化三铁和氢气,化学方程式为:3Fe+4H2O Fe3O4+4H2
【拓展延伸】Ⅰ.假设5.6g全部是铁,则生成氢气的质量=5.6g× =0.2g;假设5.6g全部是镁,则生成氢气的质量=5.6g× =0.47g;所以铁粉、铝粉的混合物5.6g与足量的稀硫酸完全反应,则反应中生成氢气的质量范围是0.2g<氢气<0.47g;故选:AD.Ⅱ.一、二次实验相比说明10g合金与足量硫酸反应最多生成0.2g氢气;一、三次实验相比说明80g稀硫酸与足量合金反应最多生成0.2g氢气.即10g合金与80g稀硫酸恰好完全反应生成0.2g氢气.
,解得X=240g;
,解得Y=0.6g.(7)设铁合金中铁的质量分数为x.

Fe+H2SO4=FeSO4+

H2

56

2

30g×x

0.6g


x=56%
答:①X 240g,Y 0.6;
②铁合金中铁的质量分数为56%.
所以答案是:
【推断】氢气;
【猜想与假设】猜想二:Fe与Fe3O4
【实验探究】

实验操作

实验现象及结论

取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸

无气泡产生,黑色固体是Fe3O4

【实验结论】3Fe+4H2O Fe3O4+4H2
【拓展延伸】Ⅰ.AD.Ⅱ.①X 240,Y 0.6;②铁合金中铁的质量分数为56%.
【考点精析】关于本题考查的书写化学方程式、文字表达式、电离方程式和根据化学反应方程式的计算,需要了解注意:a、配平 b、条件 c、箭号;各物质间质量比=系数×相对分子质量之比才能得出正确答案.

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