新型材料纳米α-Fe粉具有超强的磁性能.可用作高密度磁记录的介质以及高效催化剂等．在不同温度下.α-Fe粉与蒸气反应的固体产物不同:温度低于570℃时.生成FeO.高于570℃时.生成Fe3O4．(1)甲同学用图1所示装置进行α-Fe粉与水蒸气的反应．证明实验中有氢气产生的现象是．(2)乙同学用图2所示装置进行α-Fe粉与水蒸气的反应并验证产物� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

新型材料纳米α-Fe粉具有超强的磁性能，可用作高密度磁记录的介质以及高效催化剂等．在不同温度下，α-Fe粉与蒸气反应的固体产物不同：温度低于570℃时，生成FeO，高于570℃时，生成Fe₃O₄．

（1）甲同学用图1所示装置进行α-Fe粉与水蒸气的反应．
证明实验中有氢气产生的现象是

．
（2）乙同学用图2所示装置进行α-Fe粉与水蒸气的反应并验证产物．
①试管a中的物质是

．
②乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分，进行了下列实验：

实验步骤	实验操作	实验现象
Ⅰ	将反应后得到黑色粉末X（假定为均匀的），取出少量放入另一试管中，加入少量盐酸，微热	黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色；有少量气泡产生
Ⅱ	向实验Ⅰ中得到的溶液滴加几滴KSCN溶液，振荡

实验现象不能确定是否存在Fe₃O₄，主要原因是

（用离子方程式表示）
③乙同学称取5.60gFe粉，用上图装置反应一段时候后，停止加热．将试管内的固体物质在干燥器中冷却后，称得质量为6.88g．然后将冷却后的固体物质与足量FeCl₃溶液充分反应，测定消耗FeCl₃的物质的量，最终确定产物的成分．若此装置中Fe粉与水蒸气反应的产物为Fe₃O₄，则消耗FeCl₃的物质的量应为

mol．

考点：铁的化学性质,铁的氧化物和氢氧化物,性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）实验装置1是α-Fe粉与水蒸气的反应，证明实验中有氢气产生的现象是利用肥皂泡生成点燃发生爆炸分析；
（2）①试管a是提供反应需要的水蒸气；
②实验现象不能确定是否存在Fe₃O₄，因为溶液中三价铁离子可能被过量铁还原为亚铁离子；
③依据铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，结合固体质量分析判断生成物成分含有铁，结合元素守恒计算所得固体各成分的物质的量，依据化学方程式计算溶解剩余铁需要的氯化铁物质的量．

解答： 解：（1）实验装置1是α-Fe粉与水蒸气的反应，证明实验中有氢气产生的现象是，部分肥皂泡浮在空中，利用肥皂泡生成点燃发生爆炸证明是生成的氢气，
故答案为：有大量肥皂泡生成，部分肥皂泡浮在空中，点燃肥皂泡发生轻微爆炸；
（2）①试管a是提供反应需要的水蒸气，故答案为：水；
②实验现象不能确定是否存在Fe₃O₄，因为溶液中三价铁离子可能被过量铁还原为亚铁离子，所以加入硫氰酸钾溶液不出现血红色现象，发生反应的离子方程式为2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，故答案为：溶液没有出现血红色2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
③3Fe+4H₂O═Fe₃O₄+4H₂ Fe的质量为5.6g，则n（Fe）=0.1mol，如果这些Fe完全和水蒸气反应，那么应该生成

0.1

mol 的Fe₃O₄，m（Fe₃O₄）=

0.1

×M（Fe₃O₄）=7.73g，但是现在只产生了 6.88g 的 Fe₃O₄，就表明 Fe 没有完全反应，还有剩余，因为多出来的质量 6.88g-5.6g=1.28g 就是氧元素的质量，所以n（O）=

1.28g

16g/mol

=0.08mol，而一个Fe₃O₄分子含4个氧原子，所以 n（Fe₃O_4）=

×n（O）=0.02mol，m（Fe₃O₄）=0.02 mol×M（Fe₃O₄）=4.64g，那么这6.88g 固体中就含有 Fe₃O₄ 4.64g，而Fe 就有 6.88g-4.64g=2.24g，n（Fe）=

2.24g

56g/mol

=0.04mol，依据反应 Fe+2FeCl₃═3FeCl₂，所以消耗的FeCl₃的物质的量是n（Fe）的2倍为 0.08mol，
故答案为：0.08．

点评：本题考查了物质制备和物质性质的分析判断，实验过程和实验现象分析是解题关键，题目难度中等．