题目内容
目前，铁是使用最广泛的金属之一，已知在高温下，Fe与水蒸气可发生反应．应用如图装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”．请回答下列的问题．
（1）铁在周期表中的位置是
（2）请写出该反应的化学方程式：
（3）曾利用铝和铁的氧化物反应原理来焊接钢轨，该反应的化学方程式为
（4）现有铁和铂组成的合金共a mol，其中Pt的物质的量分数为x，研成粉末状后全部投入含b mol HNO3的稀溶液中，使其充分反应，且HNO3的还原产物只有NO．试回答下列问题：
①随HNO3用量的增加，溶液中的金属离子和残留固体的成分依次有四种情况，请用粒子符号填写下表空白：
| ① | ② | ③ | ④ | |
| 溶液中的金属离子 | Fe2+ | |||
| 残留固体成分 | Fe、Pt | Pt | Pt |
考点：氧化还原反应的计算,化学方程式的有关计算,铁的化学性质,有关混合物反应的计算
专题：计算题,元素及其化合物
分析：（1）Fe的原子序数为26，原子结构中有4个电子层，最外层电子数为2；
（2）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气；
（3）铝和铁的氧化物反应生成氧化铝和Fe；
（4）①发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O、3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，而Pt不与硝酸反应，结合电子守恒计算；
②x=0.5，且溶液中Fe3+与Fe2+和物质的量相等，则物质的量均为0.25amol，结合电子守恒及原子守恒计算．
（2）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气；
（3）铝和铁的氧化物反应生成氧化铝和Fe；
（4）①发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O、3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，而Pt不与硝酸反应，结合电子守恒计算；
②x=0.5，且溶液中Fe3+与Fe2+和物质的量相等，则物质的量均为0.25amol，结合电子守恒及原子守恒计算．
解答：
解：（1）Fe的原子序数为26，原子结构中有4个电子层，最外层电子数为2，则位于元素周期表中第四周期，第Ⅷ族，故答案为：第四周期，第Ⅷ族；
（2）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应为3Fe+4H2O（g）
Fe3O4+4H2↑，故答案为：3Fe+4H2O（g）
Fe3O4+4H2↑；
（3）铝和铁的氧化物反应生成氧化铝和Fe，反应为2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe，故答案为：2Al+Fe2O3
Al2O3+2Fe；
（4）①随HNO3用量的增加，硝酸不足，发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金属离子为Fe2+，残留固体成分为Fe、Pt；
若硝酸与Fe恰好发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金属离子为Fe2+，残留固体成分为Pt；
在上述反应基础上，再加硝酸，发生3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，则金属离子为Fe2+ Fe3+，残留固体成分为Pt；
若亚铁离子恰好被氧化，则发生3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，则金属离子为Fe3+，残留固体成分为Pt；
故答案为：
②x=0.5，且溶液中Fe3+与Fe2+和物质的量相等，则物质的量均为0.25amol，由电子守恒可知，0.25a×2+0.25a×3=
×（5-2），解得a=0.012，
由N原子守恒可知b=0.25×0.012mol×2+0.25×0.012mol×3+
=0.02，
故答案为：0.012；0.02．
（2）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应为3Fe+4H2O（g）
| ||
| ||
（3）铝和铁的氧化物反应生成氧化铝和Fe，反应为2Al+Fe2O3
| ||
| ||
（4）①随HNO3用量的增加，硝酸不足，发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金属离子为Fe2+，残留固体成分为Fe、Pt；
若硝酸与Fe恰好发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金属离子为Fe2+，残留固体成分为Pt；
在上述反应基础上，再加硝酸，发生3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，则金属离子为Fe2+ Fe3+，残留固体成分为Pt；
若亚铁离子恰好被氧化，则发生3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，则金属离子为Fe3+，残留固体成分为Pt；
故答案为：
| ① | ② | ③ | ④ | |
| 溶液中的金属离子 | Fe2+ | Fe2+ | Fe2+ Fe3+ | Fe3+ |
| 残留固体成分 | Fe、Pt | Pt | Pt | Pt |
| 0.112L |
| 22.4L/mol |
由N原子守恒可知b=0.25×0.012mol×2+0.25×0.012mol×3+
| 0.112L |
| 22.4L/mol |
故答案为：0.012；0.02．
点评：本题考查铁的化学性质及氧化还原反应的计算，综合性较强，涉及氧化还原反应及计算等，侧重分析与计算能力的考查，（4）为解答的难点，注意发生的反应的先后及电子、原子守恒的应用，题目难度中等．
练习册系列答案
天天向上一本好卷系列答案
小学生10分钟应用题系列答案
相关题目
实验室配制1mol/L 250mL NaOH溶液，下列仪器中不需要的是（ ）
| A、玻璃棒 | B、烧杯 |
| C、胶头滴管 | D、100mL容量瓶 |
短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是（ ）
| A、电负性：A＞B＞C＞D |
| B、原子序数：d＞c＞b＞a |
| C、离子半径：C3-＞D-＞B+＞A2+ |
| D、元素的第一电离能：A＞B＞D＞C |
溶液，胶体这二种分散系的本质区别是（ ）
| A、是否有丁达尔现象 |
| B、是否能透过滤纸 |
| C、是否均一，透明，稳定 |
| D、分散质粒子直径的大小 |
