题目内容

10．在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体，某学习小组的同学对此反应很感兴趣，在小组集体协作下设计了如图实验，以探究铁粉与水蒸气反应后的产物，也邀请你一起来完成下列探究：

【猜想与假设】猜想一：生成的气体可能是氢气；猜想二：生成的气体可能是氧气．
【实验探究】将生成的气体通入C装置．球形管里装有碱石灰干燥剂．导管口蘸些肥皂水（或洗涤剂溶液），控制气体流速，吹出肥皂泡．当肥皂泡吹到一定大时，轻轻摆动导管，肥皂泡脱离管口后，气泡上升．用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声．
【推断】生成的气体是氢气．
（3）探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】
1．铁的氧化物①只有是Fe2O3红棕色，其余FeO、Fe3O4均为黑色；
②只有Fe3O4能被磁铁吸引．
2．铁的氧化物都能与盐酸反应，但没有气体生成．
【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引．
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe3O4；
                        猜想二：剩余固体是Fe与Fe3O4．
【实验探究】
实验操作实验现象及结论
　取少量黑色固体于试管中，加入足量稀盐酸无气泡产生，黑色固体是Fe3O4
【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为：3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2．
（3）【拓展延伸】
Ⅰ．铁、镁混合物5.6g与足量稀硫酸反应，生成的氢气质量不可能是（　　）
A.0.2gB.0.3gC.0.4gD.0.5g
Ⅱ．某同学为探究铁合金中铁的质量分数，先后进行了四次实验（铁合金中除铁外，其余成分不与稀硫酸反应），实验数据如表．根据该同学的实验，试回答以下问题：
第一次第二次第三次第四次
所取合金的质量∕g10102030
所加稀硫酸的质量∕g10012080X
生成氢气的质量∕g0.20.20.2Y
（1）表中第四次实验中，合金里的铁恰好与稀硫酸完全反应，则其中X=240Y=0.6．
（2）该铜铁合金中铁的质量分数是多少？（第②题写出计算过程）

分析 有爆鸣声、密度小，说明是H2；能被磁铁吸引的只有Fe与Fe3O4，则猜想一Fe与Fe3O4；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是Fe3O4；验证猜想一与猜想二，关键是否含有Fe．根据“高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体”和猜想，书写化学方程式；铁会和硫酸反应；铝也会和硫酸反应；依据经验公式：氢气的质量=金属的质量×$\frac{金属的化合价}{金属的相对原子质量}$，假设5.6g全部是铁或全是镁代入金属的质量计算出氢气的质量，即可判断生成氢气的范围．
一、二次实验相比说明10g合金与足量硫酸反应最多生成0.2g氢气；一、三次实验相比说明80g稀硫酸与足量合金反应最多生成0.2g氢气．即10g合金与80g稀硫酸恰好完全反应生成0.2g氢气．由此可以得到X、Y的值．由第四次实验数据根据化学方程式可以计算出合金中铁的质量分数．

解答 解：【推断】用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中．说明生成的气体具有可燃性、密度小于空气，再根据反应物为“铁与水蒸气”，所以是氢气；
【猜想与假设】能被磁铁吸引的只有Fe与Fe3O4，则猜想一Fe3O4；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是Fe与Fe3O4；验证猜想一与猜想二，关键是否含有Fe．
【实验探究】根据铁与稀盐酸反应产生气体，进行设计实验：

实验操作实验现象及结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸无气泡产生，黑色固体是Fe3O4．
【实验结论】根据“高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体”和猜想，所以铁和水蒸气反应会生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为：3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2；
【拓展延伸】
Ⅰ．假设5.6g全部是铁，则生成氢气的质量=5.6g×$\frac{2}{56}$=0.2g；假设5.6g全部是镁，则生成氢气的质量=5.6g×$\frac{2}{24}$=0.47g；所以铁粉、铝粉的混合物5.6g与足量的稀硫酸完全反应，则反应中生成氢气的质量范围是0.2g＜氢气＜0.47g；故选：AD．
Ⅱ．一、二次实验相比说明10g合金与足量硫酸反应最多生成0.2g氢气；一、三次实验相比说明80g稀硫酸与足量合金反应最多生成0.2g氢气．即10g合金与80g稀硫酸恰好完全反应生成0.2g氢气．
10g：30g=80g：X，解得X=240g；
10g：30g=0.2g：Y，解得Y=0.6g．
（2）设铁合金中铁的质量分数为x．
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
56              2
30g×x          0.6g
$\frac{56}{30g×x}=\frac{2}{0.6g}$
x=56%
答：①X  240g，Y 0.6；
②铁合金中铁的质量分数为56%．
故答案为：
【推断】氢气；
（3）【猜想与假设】猜想二：Fe与Fe3O4；
【实验探究】
实验操作实验现象及结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸无气泡产生，黑色固体是Fe3O4．
【实验结论】3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2；
【拓展延伸】Ⅰ．AD．
Ⅱ．①X  240，Y 0.6；
②铁合金中铁的质量分数为56%．

点评 本题考查铁及其化合物的性质实验，题目难度较大，注意利用题目中的信息进行书写化学方程式．

练习册系列答案
相关题目
20．A3+核外有a个电子，核内质子数等于中子数，则该粒子的相对原子质量为2a+6；B2-核外有x个电子，相对原子质量为y，则该粒子核内的中子数为y-x+2．
1．已知一个碳12原子的质量为akg，一个R原子的质量为bkg，则R原子的相对原子质量为（　　）
A．$\frac{b}{a}$B．$\frac{a}{b}$C．$\frac{b}{12a}$D．$\frac{12b}{a}$
18．市面上出现一种合金冒充黄金，经过查阅资料得知这种假黄金是铜锌合金、为了验证假黄金中含铜量，某兴趣小组做了以下实验：向10g铜锌合金中加入100g稀硫酸，恰好完全反应，反应结束后，称得烧杯内剩余物质的总质量为109.8g，求：
①合金中铜的质量分数；
②所用稀硫酸的浓度．
5．下列实验方法或操作能达到实验目的一组是（　　）
①检验一瓶气体是否为CO2，将燃着的木条伸入瓶中
②除去CO2中少量的CO，用点燃方法
③除去氧化铜中少量木炭粉，在空气中充分灼烧
④除去CO中少量的CO2，通入足量的澄清石灰水
⑤除去N2中少量的O2，通过足量灼热铜网
⑥碳粉中混有少量氧化铜粉末，加水过滤．
A．③④⑤B．②③④⑤C．②④⑤D．①④⑤⑥
15．农业生产中有一种氮肥，若运输过程中受到猛烈的撞击，会发生爆炸性分解，其反应的化学方程式为：2X═2N2↑+O2+4H2O，则X的化学式是（　　）
A．NH4NO3B．NH4HCO3C．NH3•H2OD．NH3
2．小明在毕业晚会上表演了一个“清水变牛奶”的魔术：他取出一只干净、透明的玻璃杯，向杯中加入一种无色液体--“水”：再取出一根干净的塑料管，含在口中，往玻璃杯中的“水”吹气，“水”逐渐变成了白色浑浊的物质--“牛奶”．请你猜一猜小明所用的“水”是澄清石灰水（选填“食盐水”、“澄清石灰水”或“氢氧化钠溶液”）．该魔术的化学原理是CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O．
19．A～G是初中常见的7种物质，它们有如图所示的转化关系．
已知A，C是无色液体，B，F，G是无色液体，其中大量排放F会引起温室效应，D是黑色固体，E在纯净的B中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰．

（1）请写出下列物质的化学符号：AH2O2，DC，HH2．
（2）请写出下列变化的符号表达式：②B→GS+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO2，②C→B2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H2↑+O2↑．
（3）MnO2在A→B的反应中所起到的作用是催化作用．
20．为测定某碳酸钠样品的纯度，将50g稀盐酸分五次加入12g该碳酸钠样品中（杂质不溶于水也不参与反应），充分反应后测得生成气体的总质量如图所示，试求：
（1）m的值为3.3g．
（2）此碳酸钠样品的纯度（结果保留一位小数）．

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网