Question

15．某校化学小组学生进行“铁与水蒸气反应”的实验，并探究固体产物成分．
（1）反应的化学方程式是3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
（2）图1装置证明实验中有气体产生的现象是有大量肥皂泡生成，部分肥皂泡浮在空中，点燃肥皂泡发生轻微爆炸
（3）收集实验中产生的气体，应用图2装置中的bd　（选填字母编号）．

（4）反应停止冷却后称量，得到固体质量为28.8g．再向固体中加入过量稀盐酸充分反应，并进行如图实验：

如果向淡黄色溶液中加入一种试剂，产生了蓝色沉淀，则能够确定其中含有Fe²⁺，写出反应的离子方程式3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；加入新制氯水后溶液红色加深的原因是（用离子方程式表示）2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（5）某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现请对褪色原因进行探究．
假设1：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态；
假设2：SCN^-被过量的氯水氧化；
为了对所提出的假设2进行验证，实验方案是取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，则说明假设2正确，若不变红，则假设2不正确．
（6）根据所给数据，可计算出反应前试管B中铁元素的质量分数为77.8%．

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）氢气具有可燃性；
（3）氢气不溶于水，密度比空气的密度小；
（4）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，最后红棕色固体为氧化铁，亚铁离子具有还原性，可被氯气氧化，检验亚铁离子可利用特征试剂K₃[Fe（CN）₆]；
（5）铁离子可被氧化为高铁酸根离子，或SCN^-被过量的氯水氧化；
（6）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）图1装置证明实验中有气体产生的现象是有大量肥皂泡生成，部分肥皂泡浮在空中，点燃肥皂泡发生轻微爆炸，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；
（3）氢气不溶于水，密度比空气的密度小，选择排水法及向下排空气法收集，即选择bd，
故答案为：bd；
（4）向淡黄色溶液中加入一种试剂，产生了蓝色沉淀，则能够确定其中含有Fe²⁺，反应的离子方程式为3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；加入新制氯水后溶液红色加深的原因是2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案为：3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-=Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（5）假设2为SCN^-被过量的氯水氧化；假设2进行验证，实验方案是取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，则说明假设2正确，若不变红，则假设2不正确，
故答案为：SCN^-被过量的氯水氧化；取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，则说明假设2正确，若不变红，则假设2不正确；
（6）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，则反应前试管B中铁元素的质量分数为$\frac{22.4g}{28.8g}$×100%=77.8%，
故答案为：77.8%．

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．