Question

7．人类对铁的冶炼及使用已有很久的历史．
I．一氧化碳在高温下可与氧化铁发生反应：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，此 反应可用于工业上冶炼金属铁． 在该反应中，若 消耗了1mol Fe₂O₃，则转移了6mol电子，理论上生成的CO₂在标准状况下的体积是67.2L．
Ⅱ．下图是铁粉和水蒸气反应的实验装置示意图，

（1）装置B中反应的化学方程式为3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）碱石灰的作用是干燥氢气；反应前A中投放碎瓷片的目的是防止暴沸．
（3）B、E两处酒精灯，必须后点燃的是E．
（4）装置E中的现象是黑色固体变红，右端管壁有水珠．
Ⅲ．设计如下流程测定反应后硬质玻璃管B中固体含铁元素的质量分数．

（1）加入新制氯水时，反应的离子方程式为2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（2）反应后B装置中铁元素的质量分数为70%．

Answer 1

分析 I．一氧化碳在高温下可与氧化铁发生反应生成铁和二氧化碳，铁元素由+3价变为0价，碳由+2价变为+4价，根据化合价变化的数值判断电子转移的数目，根据电子转移的数目计算生成的气体的体积，根据V=n•Vm计算气体的体积；
Ⅱ．由图可知，A中加热提供水蒸气，在B中发生Fe与水蒸气的反应生成四氧化三铁和氢气，C为缓冲装置，D中干燥管干燥氢气，E为氢气还原氧化铜的装置，以此来解答．
（1）根据铁在高温下与水反应生成四氧化三铁和氢气；
（2）碱石灰的作用是干燥氢气，A中加热提供水蒸气，投放碎瓷片的目的是防止暴沸；
（3）E为氢气还原氧化铜的装置，B、E两处酒精灯，必须后点燃的是E，需B制取氢气；
（4）装置E为氢气还原氧化铜的装置，氧化铜为黑色，铜为光亮的红色；
Ⅲ．由“红棕色固体”知，该物质为Fe₂O₃，反应转化关系为：Fe→FeCl₂$\stackrel{Cl_{2}}{→}$FeCl₃→Fe（OH）₃，则试剂b为NaOH溶液．
（1）加入新制氯水，氯气氧化亚铁离子；
（2）根据铁元素守恒计算，氧化铁中铁元素的质量分数等于硬质玻璃管B中固体含铁元素的质量分数．

解答 解：I．一氧化碳在高温下可与氧化铁发生反应：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，铁元素由+3价变为0价，1molFe₂O₃发生反应时，得电子6mol，1molFe₂O₃发生反应，生成CO₂气体3mol，在标准状况下的体积V=n•Vm=3mol×22.4mol/L=67.2L，
故答案为：6；67.2；
Ⅱ．（1）铁在高温下与水反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O_（g_）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）D中药品为碱石灰，碱石灰主要是氧化钙和氢氧化钠的混合物，主要作为干燥剂，在该实验中可干燥氢气，A中加热提供水蒸气，投放碎瓷片的目的是防止暴沸，
故答案为：干燥氢气；防止暴沸；
（3）E为氢气还原氧化铜的装置，需B制取氢气；B为铁和水蒸气制取氢气，所以，必须后点燃的是E，
故答案为：E；
（4）氧化铜为黑色，装置E中氢气还原氧化铜，反应为：CuO+H₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，现象为：黑色固体变红，右端管壁有水珠，
故答案为：黑色固体变红，右端管壁有水珠；
III．（1）氯气具有氧化性，能氧化亚铁离子，反应为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（2）氧化铁的质量等于样品的质量，所以硬质玻璃管B中固体含铁元素的质量分数为氧化铁中铁的质量分数，则反应后B装置中铁元素的质量分数为：$\frac{2×56}{2×56+3×16}$×100%=70%，
故答案为：70%．

点评 本题考查性质实验的设计，为高频考点，把握发生的反应及装置的作用为解答关键，侧重分析与实验能力的考查，充分考查学生的分析、理解能力及化学实验、进行计算能力，题目难度中等．