Question

【题目】某化学小组做完高温下铁与水蒸气反应的实验后得到一种黑色粉末。他们为探究该黑色粉末中是否有未反应完的铁粉，又进行了如下实验，装置如图1所示。请回答下列问题：

(1)铁与水蒸气反应的化学方程式是_____________________；

(2)按图1连接好仪器后，检查装置的气密性的操作方法是_______________；

(3)仪器b的名称是_____，往仪器b中加入的试剂可能是______(填一种)；

(4)实验中观察到烧瓶中有气泡产生，则黑色粉末中_______(填“有”或“无”)铁粉，产生气泡的离子方程式是________________________；

(5)如果黑色粉末的质量为w g，当时实验条件下产生的气体的密度为ρg/cm3 ，多次试验求出量筒中液体平均体积为a mL，则黑色粉末中铁的氧化物的质量分数为__________________。

Answer 1

【答案】3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2 将导管末端放入水槽中，微热烧瓶，如果水槽中产生气泡，停止加热后导管末端倒吸进一段水柱，证明装置气密性良好 分液漏斗(或恒压分液漏斗) 盐酸或稀硫酸 有 Fe+2H+=Fe2++H2↑ (w-28aρ)/w

【解析】

（1）铁与水蒸气反应的化学方程式是：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2。

（2）检查装置的气密性的操作方法是将导管末端放入水槽中，微热烧瓶，如果水槽中产生气泡，停止加热后导管末端倒吸进一段水柱，证明装置气密性良好。

（3）仪器b的名称是分液漏斗(或恒压分液漏斗)，往仪器b中加入的试剂可能是盐酸或稀硫酸，因为铁和盐酸或稀硫酸反应生成氢气。

（4）Fe+2H+=Fe2++H2↑。

（5）氢气的密度为ρg/cm3，体积为a mL，质量为ρag，

Fe+2H+=Fe2++H2↑

56 2

x ρag

x=28ρag。

（1）高温下铁与水蒸气反应的实验后得到一种黑色粉末，是四氧化三铁，故铁与水蒸气反应的化学方程式是：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2，故答案为：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2。

（2）按图1连接好仪器后，检查装置的气密性的操作方法是将导管末端放入水槽中，微热烧瓶，如果水槽中产生气泡，停止加热后导管末端倒吸进一段水柱，证明装置气密性良好，故答案为：将导管末端放入水槽中，微热烧瓶，如果水槽中产生气泡，停止加热后导管末端倒吸进一段水柱，证明装置气密性良好。

（3）仪器b的名称是分液漏斗(或恒压分液漏斗)，往仪器b中加入的试剂可能是盐酸或稀硫酸，因为铁和盐酸或稀硫酸反应生成氢气，故答案为：分液漏斗(或恒压分液漏斗)；盐酸或稀硫酸。

（4）实验中观察到烧瓶中有气泡产生，产生的气泡应该是氢气，则黑色粉末中有铁粉， 离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，故答案为：有；Fe+2H+=Fe2++H2↑。

（5）氢气的密度为ρg/cm3，体积为a mL，质量为ρag，

Fe+2H+=Fe2++H2↑

56 2

x ρag

x=28ρag

所以铁的氧化物的质量为：w g-28ρag，质量分数为：(w-28aρ)/w×100%，

故答案为：(w-28aρ)/w。