Question

【题目】目前，铁是使用最广泛的金属之一，已知在高温下，Fe与水蒸气可发生反应．应用如图装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”．
请回答下列的问题．
（1）铁在周期表中的位置是 ．
（2）请写出该反应的化学方程式： ．
（3）曾利用铝和铁的氧化物反应原理来焊接钢轨，该反应的化学方程式为 ．
（4）现有铁和铂组成的合金共a mol，其中Pt的物质的量分数为x，研成粉末状后全部投入含b mol HNO3的稀溶液中，使其充分反应，且HNO3的还原产物只有NO．试回答下列问题： ①随HNO3用量的增加，溶液中的金属离子和残留固体的成分依次有四种情况，请用粒子符号填写下表空白：

	①	②	③	④
溶液中的金属离子		Fe2+
残留固体成分	Fe、Pt		Pt	Pt

②当x=0.5，且溶液中Fe3+与Fe2+和物质的量相等，在标准状况下共产生112mL NO．则a= ， b= ．

Answer 1

【答案】
（1）第四周期,第Ⅷ族
（2）3Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2↑
（3）2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe
（4）Fe2+； Fe2+Fe3+； Fe3+； Fe2+；0.012；0.02
【解析】解：（1）Fe的原子序数为26，原子结构中有4个电子层，最外层电子数为2，则位于元素周期表中第四周期，第Ⅷ族，所以答案是：第四周期，第Ⅷ族；（2）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应为3Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2↑，所以答案是：3Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2↑；（3）铝和铁的氧化物反应生成氧化铝和Fe，反应为2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe，所以答案是：2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe；（4）①随HNO3用量的增加，硝酸不足，发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金属离子为Fe2+，残留固体成分为Fe、Pt；

若硝酸与Fe恰好发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金属离子为Fe2+，残留固体成分为Pt；

在上述反应基础上，再加硝酸，发生3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O，则金属离子为Fe2+ Fe3+，残留固体成分为Pt；

若亚铁离子恰好被氧化，则发生3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O，则金属离子为Fe3+，残留固体成分为Pt；

所以答案是：

	①	②	③	④
溶液中的金属离子	Fe2+	Fe2+	Fe2+ Fe3+	Fe3+
残留固体成分	Fe、Pt	Pt	Pt	Pt

②x=0.5，且溶液中Fe3+与Fe2+和物质的量相等，则物质的量均为0.25amol，由电子守恒可知，0.25a×2+0.25a×3= ×（5﹣2），解得a=0.012，

由N原子守恒可知b=0.25×0.012mol×2+0.25×0.012mol×3+ =0.02，

所以答案是：0.012；0.02．