Question

【題目】某研究性學習小組請你參與“研究鐵與水反應所得固體物質的成分、性質及再利用”實驗探 究，并共同回答下列問題：

探究一：設計如圖所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗(夾持儀器略)．

(1)硬質玻璃管 B 中發生反應的化學方程式為：________________________________．。

(2)反應前 A 中投放碎瓷片的目的是___________________．。

(3)裝置 E 中的現象是_______________________。
探究二：設計如下實驗方案確定反應后硬質玻璃管 B 中黑色固體的成分。

(4)待硬質玻璃管 B 冷卻后，取少許其中的固體物質溶于___________________后，將所得溶液分成兩份。

(5)一份滴加幾滴 KSCN 溶液。若溶液變血紅色,推斷硬質玻璃管 B 中固體物質的成分為______________________(選 填序號,下同)；若溶液未變血紅色，推斷硬質玻璃管 B 中固體物質的成分為__________________________________。

①一定有 Fe3O4 ②一定有 Fe ③只有 Fe3O4 ④只有 Fe

(6)另一份用_____(填儀器名稱)加入_____(填試劑和現象)，可以 證明溶液中存在 Fe2+。

探究三：設計如下流程測定反應后硬質玻璃管 B 中固體含鐵元素的質量分數。

(7)試劑 b 的化學式是_____。

(8)計算反應后 B 裝置中鐵元素的質量分數為_____。

Answer 1

【答案】（1）

（2）防止暴沸

（3）黑色固體變紅，右端管壁有水珠

（4）稀硫酸 （5）① ②

（6）膠頭滴管 酸性KMnO4溶液，溶液褪色

（7）NaOH （8）77.8%

【解析】

【探究一】（1）Fe與水反應的化學方程式為：

3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2。

（2）碎瓷片的作用是防止暴沸。

（3）裝置E中發生反應：H2+CuOCu+H2O，現象是：黑色固體變紅，右端管壁有水珠。

【探究二】在驗證反應后黑色固體的成分時，檢驗Fe3+，最佳試劑為KSCN溶液；在確定存在Fe3+時，檢驗Fe2+，可用酸性KMnO4溶液。由于酸性KMnO4溶液與鹽酸發生反應，所以在溶解反應后的黑色固體時，不能用鹽酸，也不能用硝酸（因為HNO3可氧化Fe2+），可用稀硫酸。

【探究三】由“紅棕色固體”知，該物質為Fe2O3，則和NaCl及過量，所以試劑b為NaOH溶液。m（Fe2O3）="32" g,則n（Fe2O3）="0.2" mol,則n（Fe）="0.4" mol,則反應后B裝置中鐵元素的質量分數為：×100%≈77.8%。