Question

（16分）某研究小組為了探究“鐵與水蒸氣”的反應(yīng)的產(chǎn)物，進行了下列實驗：用如圖所示實驗裝置，在硬質(zhì)玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣的反應(yīng)實驗”（石棉絨高溫下不與水和鐵反應(yīng)）．

（1）如何檢查該裝置的氣密性：

（2）寫出鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式

（3）驗證固體產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)

限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾；1mol/L CuSO4、3mol/L H2SO4、3mol/L HNO3、30%H2O2、0.01mol/L KMnO4、20%KSCN、蒸餾水。

在答題卡上按下表的格式寫出實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。

	實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1	取反應(yīng)后干燥的固體ag于試管中，加入足量的1mol/L CuSO4溶液，充分振蕩，經(jīng)固液分離、洗滌后，再向固體中滴加足量的 ，振蕩溶解，過濾后將濾液配成250mL溶液，待用。
步驟2	取少量步驟1中濾液于試管中，
步驟3	取少量步驟1中濾液于試管中，

步驟1中加入足量1mol/L CuSO4溶液的作用是 。

（4）固體產(chǎn)物中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)的測定可采用下圖的流程

其中步驟①是向溶液中加入鋅粉至黃色剛好消失；步驟②用0.010 mol/LKMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液平均為v mL。（已知5Fe2＋＋MnO4－  ＋8H＋==5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O）

其中加入鋅粉的目的是____ ____。

實驗測得ag樣品中固體產(chǎn)物鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為____　　　 __ _(只列計算表達式)。

 

Answer 1

（1）將C處導(dǎo)氣管末端浸入水槽中，加熱A處圓底燒瓶，導(dǎo)管末端出現(xiàn)氣泡，停止加熱后導(dǎo)管末端出現(xiàn)一段水柱。（2分）

（2）3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2（2分）

（3）

	實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1	3mol/L H2SO4（2分）
步驟2	滴加1～2滴20%KSCN（2分）	溶液變紅色，則固體產(chǎn)物含+3價鐵（1分）
步驟3	滴加1～2滴0.01mol/L KMnO4（2分）	溶液紫色褪去，則固體產(chǎn)物含+2價鐵（1分）

 

除去反應(yīng)后固體中可能未反應(yīng)完的鐵粉，以免影響后續(xù)實驗的結(jié)果分析。

（4）將Fe3＋還原為Fe2＋   （2分）（2分）

【解析】

試題分析：

（1）檢查裝置的氣密性有加熱法和液壓法，從本裝置的情況看，應(yīng)該選用加熱法，注意操作要C處將導(dǎo)管伸入水槽，并微熱A處圓底燒瓶，現(xiàn)象是導(dǎo)管末端出現(xiàn)氣泡，停止加熱后導(dǎo)管末端出現(xiàn)一段水柱，結(jié)論是氣密性良好，用操作現(xiàn)象結(jié)論的思維進程去答題。

（2）書寫這個方程式要注意金屬和水反應(yīng)的特點，如常見的Na、Mg、Al、Fe等金屬與水的反應(yīng)。

（3）驗證固體產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài) ，先要將固體溶解，但考慮到可能有鐵單質(zhì)剩余，會和三價鐵離子反應(yīng)，所以要先除去鐵單質(zhì)，選用的試劑是硫酸銅溶液，然然，剩余的固體則應(yīng)用稀硫酸溶解（因為硝酸的氧化性會氧化二價鐵），接著確定檢驗相應(yīng)離子的試劑，三價鐵離子用的是硫氰化鉀溶液，而檢驗二價鐵則從限選試劑中只能用高錳酸鉀溶液，利用二價鐵離子的還原性，答題時注意試劑的用量和敘述即可。

（4）弄清實驗?zāi)康摹肮腆w產(chǎn)物中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)的測定”，所以由加入鋅粉后溶液的黃色恰好消失，可知是用于還原三價鐵離子；由題意可知，n(Fe2+)=5n(MnO4-) m(Fe)=,再求質(zhì)量分數(shù)即可

考點：鐵與水蒸氣的反應(yīng)；氣密性的檢驗；實驗方案設(shè)計；二價鐵、三價鐵離子的檢驗方法。