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的铁的氧化物和一种气体。某兴趣小组用以下装置进行研究:

【查阅资料】I . 碎瓷片能防爆沸,碱石灰能作干燥剂。II. 氢气的化学性质与一氧化碳相似。

III. 铁的氧化物中,只有Fe2O3是红棕色,其余均为黑色,只有Fe3O4能被磁铁吸引。

【推断】(1)观察到D中黑色固体变红,则B中生成的气体是____________

(2)探究B装置中剩余固体成分是什么?

【初步探究】B装置中剩余固体为黑色,能全部被磁铁吸引

【猜想与假设】

猜想一:剩余固体是FeFe3O4 猜想二:剩余固体是___________

【实验探究】

实验操作

实验现象

结论

取样,加入______(填试剂)

_________

猜想一正确

【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为_______,该反应为_________(填基本反应类型)

【含量测定】取B装置中剩余黑色固体5g,与足量的CO反应后,所得固体质量为4.36 g,则原剩余黑色固体中Fe3O4的质量分数为___________

【答案】 H2 Fe3O4 加稀盐酸 有气泡产生 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 置换反应 46.4%

【解析】【推断】观察到D中黑色固体变红,则B中生成的气体具有还原性,再根据反应物为“铁与水蒸气”,所以该气体是氢气;【猜想与假设】能被磁铁吸引的只有FeFe3O4,则猜想一Fe3O4;又不可能只有Fe没有其他反应产物,猜想二是FeFe3O4;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:取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸,若固体全部溶解,没有气泡冒出,则猜想一正确若固体全部溶解,有气泡冒出,则猜想二正确,故填:取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸;若固体全部溶解,没有气泡冒出,则猜想一正确.若固体全部溶解,有气泡冒出,则猜想二正确【实验结论】根据“在高温下,铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的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+4H2OFe3O4+4H2此反应属于置换反应;【含量测定】设黑色固体中四氧化三铁的质量为x,则

Fe3O4-----3Fe 质量减少

232 168 64

x 5g-4.36g=0.64g

x=2.32g

原剩余黑色固体中Fe3O4的质量分数为: = 46.4%

练习册系列答案
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【题目】铁及其化合物在工农业生产和生活中有广泛应用。

(1)1工业炼铁的设备为__________;从底部流出的生铁属_______(金属单质合金”)。下列作用中①与铁矿石发生反应生成铁 ②燃烧供热 ③除去铁矿石中少量杂质(SiO2)④生成CO,属于从炉顶加入焦炭的作用有________(填字母)

A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ②④

(2)实验室可用图2装置模拟工业炼铁并测定样品中氧化铁(Fe2O3)的质量分数(杂质不含铁元素,且不与CO反应)

【查阅资料】碱石灰能吸收二氧化碳和水蒸气

【问题讨论】实验开始时,先___________(选填CO”加热”)目的是______________反应产生的CO2全部被A吸收,装置B的作用是_________,从环保角度看该实验装置有一明显缺陷是:____________

【数据处理】称取样品8.0g,用上述装置进行实验,充分反应后称量A装置增重4.4g。则 样品中氧化铁质量分数为_________%

【实验反思】当观察到反应管中固体全部变黑后,若立即停止通CO,则测得的样品中氧化铁的质量分数_________(偏大偏小无影响”)

(3)废铁屑的主要成份是铁,同时还有少量铁锈(Fe2O3),用于制备动物饲料硫酸亚铁的流程如下:

①反应器中发生的反应除了Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OFe+ Fe2(SO4)3=3FeSO4外,还有____________________(写方程式)

②滤液M的溶质有________________

(4)5.56g硫酸亚铁晶体(FeSO4·xH2O)隔绝空气受热分解时,生成金属氧化物和气体。固体产物的质量随温度变化的曲线如图3所示。

0t1℃,发生的变化是加热失去结晶水(方程式为:FeSO4·xH2O====FeSO4 + xH2O),则x=_____________

t2℃时B点固体组成只有一种(铁的氧化物),化学式为_________

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