题目内容
20．新型材料纳米级 Fe 粉具有广泛的用途，它比普通 Fe 粉更易与氧气反应，其制备工艺流程如图所示：请回答下列问题：
（1）纳米级 Fe 粉在氧气中能自发燃烧生成黑色固体，此黑色固体的化学式Fe3O4；
（2）在制备纳米级 Fe 粉的工艺流程中，N2的作用是保护气；
（3）研究人员发现最后制得的纳米级 Fe 粉样品中混有少量的 FeCl2 杂质，为测定其中铁的质量分数，研究人员取12.0g纳米铁粉，加入200.0g质量分数为7.3%的稀盐酸，恰好完全反应．计算：
①纳米铁粉中铁单质的质量分数（将计算过程写在答题纸上）
②反应后所得溶液中的FeCl2质量是26.2g．
分析 （1）根据铁与氧气反应生成四氧化三铁考虑；
（2）根据氮气化学性质稳定考虑；
（3）根据铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气结合数据计算即可．
解答 解：（1）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，所以黑色固体是四氧化三铁；
（2）氮气化学性质稳定，在反应中起保护气的作用；
（3）设铁的质量为x，生成氯化亚铁的质量为y
Fe+2HCl═FeCl2 +H2↑
56 73 127
x 200.0g×7.3% y
$\frac{56}{x}=\frac{73}{200.0g×7.3%}=\frac{127}{y}$
x=11.2g
y=25.4g
①铁单质的质量分数为：$\frac{11.2g}{12.0g}×100%≈93.3%$
②所得溶液中氯化亚铁的质量为：25.4g+（12.0g-11.2g）=26.2g
故答案为：（1）Fe3O4；
（2）保护气；
（3）①纳米铁粉中铁单质的质量分数为93.3%；
②26.2．
点评 解答本题关键是知道铁燃烧的产物是四氧化三铁，能够灵活运用质量守恒定律解决实际问题，知道不溶性固体和液体分离的方法，熟悉根据方程式的简单计算方法．
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5．
小明见妈妈买了些取暖袋，他很好奇，打开了一袋，发现里面是黑色的粉末．那么，取暖袋里是什么物质在发生反应、释放热量呢？
【查找资料】①取暖袋由原料层、明胶层、无纺布袋三部分组成．原料层中的黑色粉末的主要成分是铁粉、活性炭、蛭石、可溶性无机盐、吸水性树脂（含水）．
②蛭石是当今世界首屈一指的保温材料，起保温作用；吸水性树脂可反复释水、吸水，起吸水、保水的作用；二者均不参加反应．
③使用时应注意：不使用产品时请勿拆开密封包装；
④Ag2SO4微溶于水，Ag2CO3为淡黄色固体，难溶于水．
【提出猜想】①可溶性无机盐可能是氯化钠、硫酸钠、碳酸钠中一种或几种．
②取暖袋发热时，可能是铁粉、氧气、无机盐、水、活性炭几种物质间发生了化学反应．
【实验过程】分别取没有使用的取暖袋和失效后的取暖袋中的黑色粉末完成以下实验，探究无机盐的成分及参加反应的物质．
（1）写出实验Ⅴ中的一个反应的化学方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑．
（2）兴趣小组为探究氧气是否参加了反应，设计利用如图装置 进行实验，其步骤为：将潮湿的铁粉加入广口瓶中，塞紧塞子，待冷却后打开止水夹，观察到试管中的水倒吸入导管中，则氧气参加了反应．
（3）通过上述实验，可以得出以下结论：
①取暖袋中无机盐的成分是氯化钠．
②取暖袋发热时，原料层一定参加反应的物质是铁粉．
【反思与评价】
（4）小明根据Ⅳ中的现象判定无机盐未参加反应，他的结论不合理（填“是”或“否”合理），说明理由：若无机盐参与反应但有剩余，也可观察到IV中现象．
（5）活性炭在取暖袋中可能起什么作用：吸附更多氧气和水分，促进反应的进行．
小明见妈妈买了些取暖袋，他很好奇，打开了一袋，发现里面是黑色的粉末．那么，取暖袋里是什么物质在发生反应、释放热量呢？【查找资料】①取暖袋由原料层、明胶层、无纺布袋三部分组成．原料层中的黑色粉末的主要成分是铁粉、活性炭、蛭石、可溶性无机盐、吸水性树脂（含水）．
②蛭石是当今世界首屈一指的保温材料，起保温作用；吸水性树脂可反复释水、吸水，起吸水、保水的作用；二者均不参加反应．
③使用时应注意：不使用产品时请勿拆开密封包装；
④Ag2SO4微溶于水，Ag2CO3为淡黄色固体，难溶于水．
【提出猜想】①可溶性无机盐可能是氯化钠、硫酸钠、碳酸钠中一种或几种．
②取暖袋发热时，可能是铁粉、氧气、无机盐、水、活性炭几种物质间发生了化学反应．
【实验过程】分别取没有使用的取暖袋和失效后的取暖袋中的黑色粉末完成以下实验，探究无机盐的成分及参加反应的物质．
| 序号 | 加入试剂及操作 | 没有使用的暖袋 | 失效后的暖袋 |
| I | 加入足量水观察 | 无色溶液，大量固体在烧杯底部 | 无色溶液，大量固体在烧杯底部 |
| Ⅱ | 取I中上层清液，向其中滴加盐酸 | 无变化 | 无变化 |
| Ⅲ | 取I中上层清液，向其中滴加BaCl2溶液 | 无变化 | 无变化 |
| Ⅳ | 取I中上层清液，向其中滴加AgNO3溶液 | 白色沉淀 | 白色沉淀 |
| Ⅴ | 另取黑色粉末加入足量盐酸 | 大量气泡，溶液呈浅绿色 | 无气泡，溶液呈黄色溶液 |
（2）兴趣小组为探究氧气是否参加了反应，设计利用如图装置 进行实验，其步骤为：将潮湿的铁粉加入广口瓶中，塞紧塞子，待冷却后打开止水夹，观察到试管中的水倒吸入导管中，则氧气参加了反应．
（3）通过上述实验，可以得出以下结论：
①取暖袋中无机盐的成分是氯化钠．
②取暖袋发热时，原料层一定参加反应的物质是铁粉．
【反思与评价】
（4）小明根据Ⅳ中的现象判定无机盐未参加反应，他的结论不合理（填“是”或“否”合理），说明理由：若无机盐参与反应但有剩余，也可观察到IV中现象．
（5）活性炭在取暖袋中可能起什么作用：吸附更多氧气和水分，促进反应的进行．
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