题目内容

在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.现用下图中甲、乙两套仪器装置制取上述铁的氧化物和细铁粉.制取上述铁的氧化物和细铁粉时必须使用普通铁粉和6mol?L-1盐酸,其他试剂任选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热装置等以及仪器中所装的试剂在图中均已略去).
(1)甲、乙两套实验装置中有错误的装置是______(填“甲”或“乙”),改正方法是______.
装置改正后请回答下列问题:
(2)甲、乙两套装置中,在实验时需要加热的仪器是______(填该仪器对应的字母).
(3)D管中发生反应的化学方程式为______.
(4)某兴趣小组为了确定实验后仪器D中黑色粉末的成分,他们进行了如下实验.

①操作①的名称是______.下列仪器中,在灼烧沉淀时必须用到的是______ (填字母).

②通过以上数据,可得出2.376g黑色粉末成分是______(填字母).
A.Fe3O4         B.Fe
C.Fe3O4与Fe的混合物  D.Fe3O4与Fe2O3的混合物.

解:(1)装置甲试管不能用橡皮塞塞住,改正方法是将橡皮塞去掉打孔与大气相通,故答案为:甲;将B试管中橡皮塞撤去或打孔与大气相通;
(2)烧瓶C是水蒸气发生器,为了将其中的水变为水蒸气,当然需要加热;D普通铁粉被水蒸气氧化需在高温条件下进行,需要加热;而B中Fe3O4被H2还原亦需在加热条件下进行;故在实验时需要加热的仪器是BCD,故答案为:BCD;
(3)D管中发生的反应是铁和水蒸气在高温下制取四氧化三铁,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故答案为:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(4)①三价铁离子和氨水生成了氢氧化铁,经过过滤得到氢氧化铁,故操作Ⅰ是过滤;氢氧化铁灼烧用到的仪器是坩埚和三脚架,故答案为:过滤;AC;
②2.480g红棕色固体是氧化铁,物质的量是 =0.0155mol,n(Fe)=0.0310mol;
A、若是Fe3O4,根据铁原子守恒,物质的量是:,质量是:×232g/mol≈2.40g>2.376g,故A错误;
B、若是铁,质量是56g/mol×0.031mol=1.736g<2.376g,B错误;
C、Fe3O4与Fe的混合物,根上面A、B计算,符合要求,故C正确;
D、Fe3O4与Fe2O3的混合物,质量都大于 2.376g,不可能,故D错误;
故选C.
分析:(1)甲装置中,试管B不能用塞子塞住,否则无法顺利反应;
(2)B中Fe3O4被H2还原需要加热、D普通铁粉与水蒸气的反应需要加热、C中制取水蒸气需要加热;
(3)D管中是铁和水蒸气的反应,方程式是:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(4)①操作Ⅰ操作是过滤,从而得到氢氧化铁;灼烧氢氧化铁用到坩埚和三脚架;
②红棕色的固体是Fe2O3,计算出物质的量,根据铁原子守恒,逐项分析.
点评:本题考查了铁及其化合物性质的应用,主要是铁和水反应,氢气还原铁的氧化物反应,实验设计的装置判断和反应位置判断,必须仔细审题以保证答题的准确性,本题难度中等.
练习册系列答案
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在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁“.请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和“引火铁“.实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去).填写下列空白:

(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是
普通铁粉(或铁粉)
普通铁粉(或铁粉)
;烧瓶B的作用是
作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)
作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)
;烧瓶C的作用是
防止水倒吸(或用作安全瓶)
防止水倒吸(或用作安全瓶)
;在试管D中收集得到的是
氢气
氢气

(2)实验时,U型管G中应加入的试剂是
固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂)
固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂)
;长颈漏斗H中应加入
6摩/升的稀盐酸
6摩/升的稀盐酸

(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)
A、B、E
A、B、E

(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是
加快氢气产生的速度
加快氢气产生的速度

(5)试管E中发生反应的化学方程式是
Fe3O4+4H2
 高温 
.
 
3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2
 高温 
.
 
3Fe+4H2O

(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须
检验氢气的纯度
检验氢气的纯度
;E管中的反应开始后,在F出口处应
点燃氢气
点燃氢气

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