题目内容
【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）甲装置中仪器a的名称为_____。
（6）丁同学称取5.60gFe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6.88g，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)。
【答案】Fe+2H+=Fe2++H2↑ 在干燥的HCl气流中加热 FeCl2+H2
Fe+2HCl Fe+H2O(g)
FeO+H2 蒸发皿 67.4%
【解析】
Ⅰ.（1）铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气；
（2）FeCl2nH2O固体加热脱水时，亚铁离子能水解生成氢氧化亚铁和氯化氢，为防止水解可以将其在HCl范围中加热；
（3）根据流程图可知，在高温条件下用氢气还原氯化亚铁可得纳米级Fe，
Ⅱ.（4）Fe粉与水蒸气在加热条件下反应生成FeO和氢气；
（5）根据仪器的结构和性能确定仪器a的名称；
（6）铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，结合固体质量分析判断生成物成分。
Ⅰ.（1）铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，故离子反应方程式为Fe+2H+=Fe2++H2↑；
（2）FeCl2nH2O固体加热脱水通时，亚铁离子能水解生成氢氧化亚铁和氯化氢，为防止FeCl2水解，FeCl2nH2O固体加热脱水通常要通入干燥的HCl气体，HCl能抑制FeCl2水解，且通入的HCl气体可带走水蒸气，利于FeCl2nH2O固体脱水，故答案为：在干燥的HCl气流中加热；
（3）根据流程图可知，在高温条件下用氢气还原氯化亚铁可得纳米级Fe，反应方程式为
。
Ⅱ. （4）Fe粉与水蒸气在加热条件下反应生成FeO和氢气，方程式为
；
（5）甲装置中仪器a的名称为蒸发皿，故答案为：蒸发皿；
（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)=6.88g-5.60g=1.28g，则n(O)=
=0.08mol。由关系式1Fe3O4～4O，可得n（Fe3O4）=0.02mol。所以固体物质中氧化物的质量分数=
×100%≈67.4%，故答案为：67.4%。
【题目】CO2与CH4可制得合成气：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g) ΔH=+247 kJ·mol－1。初始温度均为T K时，在3个容器中按不同方式投入反应物，发生上述反应，相关信息如下表：
容器 | 起始物质的量/mol | CO2平衡转化率(α) | |||||
编号 | 容积/L | 条件 | CH4(g) | CO2(g) | CO(g) | H2(g) | |
Ⅰ | 2 | 恒温恒容 | 2 | 1 | 0 | 0 | 50% |
Ⅱ | 1 | 0.5 | 1 | 0 | 0 | ||
Ⅲ | 1 | 绝热恒容 | 1 | 0.5 | 0 | 0 | － |
下列说法正确的是
A.T K时，反应CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)的平衡常数为1/3
B.容器Ⅱ中反应达到平衡时，α(CO2，Ⅱ)=50%
C.容器Ⅲ中反应达到平衡时反应热在123.5—247 kJ·mol－1范围内
D.容器Ⅱ中反应达到平衡时，再投入0.5 mol CH4、0.25 mol CO，反应达到新平衡前，v(正)<v(逆)
