Question

6．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并共同解答下列问题：
探究一　设计如图1所示装置进行“铁与水反应”的实验．
（1）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
（2）装置A的作用是提供反应所需水蒸气．
（3）装置E中发生反应的化学方程式为H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O．
探究二　设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分．
（4）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸后，将所得溶液分成两份．
（5）一份滴加几滴KSCN溶液．若溶液变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为②（选填序号，下同）；若溶液未变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为①．
①一定有Fe　②一定有Fe₃O₄　③只有Fe₃O₄　④只有Fe
（6）另一份用胶头滴管（填仪器名称）加入酸性高锰酸钾溶液，可以证明溶液中存在Fe²⁺．
探究三　设计如图2流程测定反应后硬质玻璃管B中固体含元素的质量分数．
（7）试剂b的化学式是NaOH．
（8）计算反应前B装置中氧元素的质量分数为22.2%．

Answer 1

分析 （1）B中Fe与水蒸气高温下反应生成四氧化三铁和氢气；
（2）装置A中加热水；
（3）E中氢气还原CuO；
（4）Fe、四氧化三铁均溶于酸；
（5）滴加几滴KSCN溶液．若溶液变血红色，可知含铁离子，若溶液未变血红色，则一定发生Fe与铁离子的反应；
（6）亚铁离子具有还原性；
（7）由流程可知，混合物溶于酸后，氯气将亚铁离子氧化为铁离子，加试剂b为碱生成氢氧化铁沉淀；
（8）红褐色固体为氧化铁，其物质的量为$\frac{32g}{160g/mol}$=0.2mol，由Fe原子守恒可知，B中Fe元素的质量为0.2mol×2×56g/mol=22.4g，以此计算．

解答 解：（1）B中Fe与水蒸气高温下反应生成四氧化三铁和氢气，反应为3Fe+4H₂O $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑，
故答案为：3Fe+4H₂O $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑；
（2）装置A中加热水，则作用为提供反应所需水蒸气，
故答案为：提供反应所需水蒸气；
（3）E中氢气还原CuO，反应为H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，
故答案为：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
（4）Fe、四氧化三铁均溶于酸，则固体溶于稀硫酸，故答案为：稀硫酸；
（5）滴加几滴KSCN溶液．若溶液变血红色，可知含铁离子，若溶液未变血红色，则一定发生Fe与铁离子的反应，则一份滴加几滴KSCN溶液．若溶液变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为②；若溶液未变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为①，
故答案为：②；①；
（6）亚铁离子具有还原性，则另一份用胶头滴管加入酸性高锰酸钾溶液，可以证明溶液中存在Fe²⁺，
故答案为：胶头滴管、酸性高锰酸钾溶液；
（7）由流程可知，混合物溶于酸后，氯气将亚铁离子氧化为铁离子，加试剂b为碱生成氢氧化铁沉淀，试剂b为NaOH，故答案为：NaOH；
（8）红褐色固体为氧化铁，其物质的量为$\frac{32g}{160g/mol}$=0.2mol，由Fe原子守恒可知，B中Fe元素的质量为0.2mol×2×56g/mol=22.4g，反应前B装置中氧元素的质量分数为$\frac{28.8g-22.4g}{28.8g}$×100=22.2%，
故答案为：22.2%．

点评 本题考查物质的性质实验，为高频考点，把握物质的性质、发生的反应、离子检验、含量计算等为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，综合性较强，题目难度不大．