Question

19．某化学兴趣小组用如图2装置探究铁与水蒸气的反应（夹持仪器和酒精喷灯没有画出），请回答下列问题：

（1）圆底烧瓶中碎瓷片的作用是防止暴沸，若加热一段时间后发现忘记加碎瓷片，需要补加碎瓷片的操作顺序是④②③①（填序号）．
①打开烧瓶塞子补加  ②熄灭酒精灯和酒精喷灯③冷却  ④将导管口从肥皂液中移出
（2）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，石棉绒的作用是增大铁粉与水蒸气的接触面积，使其反应更充分．
（3）用点燃肥皂泡检验生成气体的方法，其优点是操作简便或更加安全（任写一条）．
（4）反应后黑色固体的成分分析：待硬质玻璃管冷却后，取少许固体溶于稀硫酸，然后取适量溶液滴加几滴KSCN溶液．若溶液变红色，则该固体物质的成分为a（选填序号，下同）；若溶液未变红色，则固体物质的成分为b．
a．一定有Fe₃O₄，可能有Fe    b．一定有Fe₃O₄和Fe  c．只有Fe₃O₄          d．只有Fe
证明该溶液中存在Fe²⁺的实验操作为滴加酸性KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色（或滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成蓝色沉淀）．
（5）为了测定铁粉的转化率，准确称取一定质量的铁粉进行反应，用如图2装置测量反应生成气体的体积，从而计算出铁粉的转化率．
①反应后读取气体体积需要注意的三点按照先后顺序依次是冷却至室温、调节量气管液面与水准管中液面相平、读数时视线与凹液面最低点水平相切．
②若用电子天平称取铁粉质量为0.1527g，测得生成氢气体积为73.50mL（实验室条件下气体摩尔体积为24.5L•mol^-1）．则铁粉转化率为82.5%（精确到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）加热液体时，应防止液体暴沸；如忘记加入碎瓷片，应撤掉酒精灯，待完全冷却后再加入碎瓷片；
（2）加热体积，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，加入石棉绒，可增大反应物的接触面积；
（3）反应生成氢气，可用点燃肥皂泡比较安全，且易操作；
（4）取适量溶液滴加几滴KSCN溶液．若溶液变红色，说明含有铁离子，则生成四氧化三铁，如液未变红色，则生成亚铁离子；亚铁离子具有还原性，可与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀；
（5）量取气体体积时，注意温度、压强的影响；
②反应的方程式为3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，结合方程式计算．

解答 解：（1）加热液体时，加入碎瓷片，可防止液体暴沸；如忘记加入碎瓷片，应撤掉酒精灯，待完全冷却后再加入碎瓷片，操作顺序为④②③①，
故答案为：防止暴沸；④②③①；
（2）铁与水蒸气发生氧化还原反应，生成Fe₃O₄和H₂，方程式为3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，加入石棉绒，可增大铁粉与水蒸气的接触面积，使其反应更充分，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂； 增大铁粉与水蒸气的接触面积，使其反应更充分；
（3）反应生成氢气，通入肥皂水易生成肥皂泡，用点燃肥皂泡检验生成气体的方法比较安全，且易操作，故答案为：操作简便或更加安全；
（4）取适量溶液滴加几滴KSCN溶液．若溶液变红色，说明含有铁离子，则生成四氧化三铁，如液未变红色，则生成亚铁离子，则应生成四氧化三铁，且有铁剩余，加入盐酸生成亚铁离子；亚铁离子具有还原性，可与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀，
故答案为：a； b；滴加酸性KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色（或滴加K₃[Fe（CN）₆]溶液，生成蓝色沉淀）；
（5）①量取气体体积时，注意温度、压强的影响，可冷却至室温，并调节量气管液面与水准管中液面相平，
故答案为：冷却至室温；调节量气管液面与水准管中液面相平；
②测得生成氢气体积为73.50mL（实验室条件下气体摩尔体积为24.5L•mol^-1），则n（H₂）=$\frac{0.0735L}{24.5L/mol}$=0.003mol，由反应的方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂可知消耗0.00225molFe，则m（Fe）=0.00225mol×56g/mol=0.126g，
则铁粉转化率为$\frac{0.126}{0.1527}×100%$=82.5%，
故答案为：82.5%．

点评 本题综合考查物质的性质探究以及含量的测定，为高考常见题型和高频考点，侧重考查学生的分析能力、实验能力和计算能力，注意把握实验的原理、操作方法以及注意事项，难度不大．