Question

【题目】纳米材料一直是人们研究的重要课题，例如纳米级Fe粉表面积大，具有超强的磁性、高效催化性等优良的性质。

Ⅰ.实验室采用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如图所示:

(1)纳米级Fe和稀盐酸反应的离子方程式为__________________________。

(2)如何将FeCl2·nH2O固体加热脱水制得无水FeCl2_________(用简要文字描述)。

(3)生成纳米级Fe的化学方程式为__________________。

Ⅱ.查阅资料：在不同温度下，纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同，温度低于570 ℃时生成FeO，高于570 ℃时生成Fe3O4。甲同学用如图甲所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气反应的实验，乙同学用图乙所示的装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证产物。

(4)甲装置中纳米级Fe粉与水蒸气反应的化学方程式是____________。

(5)乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分，进行了下列实验:

实验步骤	实验操作	实验现象
①	将反应后得到的黑色粉末X(假定为均匀的)，取出少量放入另一试管中，加入少量盐酸，微热	黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色；有少量气泡产生
②	向实验①得到的溶液中滴加几滴KSCN溶液，振荡	溶液没有出现红色

根据以上实验，乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO。丙同学认为乙同学的结论不正确，他的理由是________(用简要文字描述)。

(6)丁同学称取5.60 g Fe粉，用乙装置反应一段时间后，停止加热。将试管内的固体物质在干燥器中冷却后，称得质量为6.88 g，则丁同学实验后的固体物质中氧化物的质量分数为___(结果保留三位有效数字)。

Answer 1

【答案】Fe+2H+=Fe2++H2↑ 在干燥的HCl气流中加热 FeCl2+H2Fe+2HCl Fe+H2O(g)FeO+H2 加入KSCN溶液，溶液没有出现红色，也可能是因为Fe过量，与生成的Fe3+反应转化为Fe2+ 67.4%

【解析】

Ⅰ. (1)纳米级Fe和稀盐酸反应生成FeCl2和H2，据此写出离子方程式；

(2) FeCl2·nH2O固体加热脱水时，易发生水解，为防止FeCl2水解，在加热脱水时，通常通入干燥的HCl气体，抑制水解；

(3)根据流程可知，FeCl2·nH2O固体加热脱水得到FeCl2，然后N2、H2与FeCl2在高温条件下反应得到纳米级Fe，据此写出反应方程式；

Ⅱ. (4)根据已知“纳米级Fe粉与水蒸气反应，温度低于570℃时生成FeO、氢气，据此写出反应方程式；

(5)用KSCN溶液检验 Fe3+；纳米级Fe粉与水蒸气反应的过程中Fe过量，Fe没有反应完；将反应后的固体加入少量的盐酸，也可能发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+ ，据此进行分析；

(6) 用乙装置反应，反应温度高于570℃，则Fe粉与水蒸气反应的固体产物为Fe3O4．反应后所得固体的质量为6.88g，其中氧原子的质量为m(O)＝6.88g5.60g＝1.28g，则n(O)==0.08mol；由关系式1Fe3O44O，可得n(Fe3O4)＝0.02mol；据此计算出固体物质中氧化物的质量分数。

Ⅰ. (1)纳米级Fe和稀盐酸反应生成FeCl2和H2，离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑，

答案为：Fe+2H+=Fe2++H2↑；

(2) FeCl2·nH2O固体加热脱水时，易发生水解，水解方程式为FeCl2 + 2H2OFe(OH)2+2HCl，为防止FeCl2水解，在加热脱水时，通常通入干燥的HCl气体，HCl能抑制FeCl2的水解，且通入的HCI气体可带走水蒸气，利于固体脱水，

故答案为：在干燥的HCl气流中加热；

(3)根据流程可知，FeCl2·nH2O固体加热脱水得到FeCl2，然后N2、H2与FeCl2在高温条件下反应得到纳米级Fe，反应方程式为FeCl2+H2Fe+2HCl，

答案为：FeCl2+H2Fe+2HCl；

Ⅱ. (4)根据已知“纳米级Fe粉与水蒸气反应，温度低于570℃时生成FeO，甲装置用酒精灯加热，反应温度较低，产物为FeO；Fe失电子，水中H得电子，生成氢气，则反应方程式为Fe+H2O(g)FeO+H2，

答案为：Fe+H2O(g)FeO+H2

(5)加入KSCN溶液，溶液没有出现红色，说明溶液中没有Fe3+，可能是因为纳米级Fe粉与水蒸气反应的过程中Fe过量，Fe没有反应完；将反应后的固体加入少量的盐酸，也可能发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+ ，所以看不到血红色。

故答案为：加入KSCN溶液，溶液没有出现红色，也可能是因为Fe过量，与生成的Fe3+反应转化为Fe2+。

(6) 用乙装置反应，反应温度高于570℃，则Fe粉与水蒸气反应的固体产物为Fe3O4．反应后所得固体的质量为6.88g，其中氧原子的质量为m(O)＝6.88g5.60g＝1.28g，则n(O)==0.08mol；由关系式1Fe3O44O，可得n(Fe3O4)＝0.02mol；所以固体物质中氧化物的质量分数=img src="http://thumb.zyjl.cn/questionBank/Upload/2020/06/01/06/3ffb4c7e/SYS202006010602203154565325_DA/SYS202006010602203154565325_DA.006.png" width="265" height="47" style="-aw-left-pos:0pt; -aw-rel-hpos:column; -aw-rel-vpos:paragraph; -aw-top-pos:0pt; -aw-wrap-type:inline" />=67.4%，

答案为：67.4%。