Question

【題目】根據金屬及其化合物的所學知識回答下列問題：

(1)常溫下，在沒有氧氣存在時，鐵與水幾乎不反應，但在高溫時，鐵能與水蒸氣反應，寫出化學反應方程式：_______________________________。

(2)待(1)中反應完全，反應產物中Fe元素化合價為_________，該產物與鹽酸反應的離子方程式為：__________________________________。

(3)將鐵粉投入到盛有Cu2＋和Fe3＋的溶液中，反應完畢時，若燒杯底部有固體剩余，在所涉及的金屬元素內溶液中一定不含有的金屬離子是________(填離子符號)，寫出證明溶液中不含有該離子的實驗操作：______________________。

(4)某同學將鐵、銅混合粉末14.8 g加入到100 mL 4.0 mol/L FeCl3溶液中，充分反應后，燒杯底部還有剩余固體，其質量為2.8 g，則原固體混合物中銅的質量是______g，反應所得溶液中的Fe2＋物質的量為_____mol。

Answer 1

【答案】3Fe＋H2O(g)Fe3O4＋4H2 ＋2、＋3 Fe3O4＋8H＋＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O Fe3＋ 取少量反應后的溶液于試管，向其中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅，證明溶液中不含Fe3＋ 9.2 0.5

【解析】

（1）鐵與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，據此解答；

（2）根據四氧化三鐵可以用FeO·Fe2O3表示分析解答；

（3）剩余的固體只能是銅或銅與鐵的混合物，據此解答；

（4）由于鐵比銅活潑，則與FeCl3溶液反應時的先后順序為：Fe+2Fe3+＝3Fe2+、Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+，原氯化鐵溶液中含有氯化鐵的物質的量為：n（FeCl3）=4mol/L×0.1L=0.4mol，結合反應的方程式解答。

（1）常溫下，在沒有氧氣存在時，鐵與水幾乎不反應，但在高溫時，鐵能與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應的化學反應方程式為3Fe＋H2O(g)Fe3O4＋4H2；

（2）由于四氧化三鐵可以用FeO·Fe2O3表示，所以四氧化三鐵中Fe元素化合價為＋2、＋3價，與鹽酸反應的離子方程式為Fe3O4＋8H＋＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O；

（3）將鐵粉投入到盛有Cu2＋和Fe3＋的溶液中，鐵離子首先氧化單質鐵，如果鐵過量，則繼續和銅離子發生置換反應生成銅，因此反應完畢時，若燒杯底部有固體剩余，則溶液中一定不含有的金屬離子是Fe3＋，可以用KSCN溶液檢驗鐵離子，即實驗操作為取少量反應后的溶液于試管，向其中滴加幾滴KSCN溶液，若溶液不變紅，證明溶液中不含Fe3＋；

（4）鐵的還原性強于銅，把鐵、銅混合粉末加入氯化鐵溶液中，鐵先與鐵離子反應，氯化鐵的物質的量是0.4mol，設0.4mol鐵離子完全反應消耗鐵、銅的質量分別為x、y，則：

Cu+2Fe3+＝Cu2++2Fe2+

64g 2mol

y 0.4mol

解得y＝12.8g

Fe+2Fe3+＝3Fe2+

56g 2mol

x 0.4mol

解得x＝11.2g

溶解的金屬質量為：14.8g-2.8g=12g，11.2g＜12g＜12.8g，則鐵完全反應、銅部分反應，因此剩余的金屬為Cu，設反應消耗銅的物質的量為amol，反應的鐵的物質的量為bmol，則64a+56b=12g、2a+2b=0.4mol，解得a=b=0.1，則原來混合物中含有的銅的質量為：0.1mol×64g/mol+2.8g=9.2g；根據反應方程式可知，反應后溶液中n（Fe2+）=2n（Cu）+3n（Fe）=2×0.1mol+3×0.10mol=0.5mol。