Question

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(zhì)的成分、性質(zhì)及再利用”實驗探究，并共同解答下列問題：

【探究一】設計如圖所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗。
（1）硬質(zhì)玻璃管中發(fā)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(xiàn)象是________________________________________________。
【探究二】設計如下實驗方案確定反應后硬質(zhì)玻璃管中黑色固體的成分。
（4）待硬質(zhì)玻璃管B冷卻后，取少許其中的固體物質(zhì)溶于_______后，將所得溶液分成兩份。
（5）一份滴加幾滴KSCN溶液。若溶液變紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分（選填序號，下同）為_______；若溶液未變紅色，推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)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_______，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(zhì)玻璃管B中固體含鐵元素的質(zhì)量分數(shù)。

（7）試劑b的化學式是_______。
（8）計算反應后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為_______。

Answer 1

（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%

【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(fā)生反應：H₂+CuOCu+H₂O，現(xiàn)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(fā)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(zhì)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(zhì)量分數(shù)為：×100%≈77.8%。