Question

某同學(xué)欲在實(shí)驗(yàn)室中完成Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖甲、乙兩種．

已知：B中放入的是鐵與石棉絨的混合物，C中放的是干燥劑，E為酒精噴燈，G為帶有鐵絲網(wǎng)罩的酒精燈．對(duì)比兩裝置，回答下列問題：
（1）如何檢查乙裝置的氣密性：

 

．
（2）乙裝置中濕沙子的作用是：

 

．
（3）B處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（4）對(duì)比甲、乙兩裝置的B和K，B的優(yōu)點(diǎn)是：

 

．
（5）稱取mg鐵粉與適量石棉絨混合，然后加熱至無氣體放出．若收集的氣體體積換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況為VL，鐵粉的轉(zhuǎn)化率為（列出計(jì)算式即可）

 

．
（6）為了證明反應(yīng)后的固體混合物中含有+3價(jià)的Fe，該同學(xué)取出少量混合物于試管中，加入一定量的鹽酸使固體混合物溶解，過濾，立即向?yàn)V液中滴加KSCN溶液，結(jié)果觀察到溶液的顏色沒變化．經(jīng)過思考，該同學(xué)認(rèn)為此現(xiàn)象不能說明反應(yīng)后的固體混合物中不含有+3價(jià)Fe．他的理由是：

 

．

Answer 1

分析：（1）乙裝置氣密性檢查可用微熱法．關(guān)鍵點(diǎn)要把導(dǎo)管插入水中，形成一個(gè)密閉體系；
（2）由題干所給的實(shí)驗(yàn)?zāi)康姆治觯?br />（3）考查了鐵和水蒸氣的反應(yīng)．注意點(diǎn)：水要標(biāo)出氣體（g），氫氣不能標(biāo)氣體，鐵對(duì)應(yīng)的產(chǎn)物是四氧化三鐵；
（4）根據(jù)B和K的不同，分析其作用；
（5）根據(jù)化學(xué)方程式或關(guān)系式計(jì)算可得；
（6）解題關(guān)鍵：鐵與水反應(yīng)的產(chǎn)物中混有未反應(yīng)的鐵，剩余鐵粉會(huì)與Fe³⁺反應(yīng)，將Fe³⁺溶液中完全還原為Fe²⁺．

解答：解：（1）向H中加入水沒過導(dǎo)管口，連接好裝置，微熱K，若H中導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡，停止加熱后導(dǎo)管中出現(xiàn)水柱，證明氣密性良好，
故答案為：向H中加入水沒過導(dǎo)管口，連接好裝置，微熱K，若H中導(dǎo)管口出現(xiàn)氣泡，停止加熱后導(dǎo)管中出現(xiàn)水柱，證明氣密性良好；
（2）提供水蒸氣該同學(xué)要完成的實(shí)驗(yàn)是鐵與水蒸氣的反應(yīng)，試管中部有鐵粉，故試管底部的濕沙子的作用是：提供水蒸氣，
故答案為：提供水蒸氣；
（3）鐵與水蒸氣的反應(yīng)方程式為：3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe₃O₄+4H₂，故答案為：3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe₃O₄+4H₂；
（4）比較甲、乙兩裝置，甲使用了石棉絨，增大了水蒸氣與鐵的接觸面積，使反應(yīng)速率加快，
故答案為：使用石棉絨，增大水蒸氣與Fe粉接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（5）3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe₃O₄+4H₂
　　　56×3                  22.4×4
       a                      V
56×3：22.4×4=a：V
解得：a=

15V

8

鐵粉的轉(zhuǎn)化率為：

a

V

×100%=

15V

8m

×100%，
故答案為：

15V

8m

×100%；
（6）鐵與水蒸氣反應(yīng)，鐵粉可能有剩余．鐵與水蒸氣反應(yīng)生成的+3價(jià)的Fe的化合物與鹽酸反應(yīng)生成的Fe³⁺能與過量的Fe反應(yīng)，生成Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺與KSCN溶液作用，溶液不顯紅色，
故答案為：鐵粉可能有剩余，剩余鐵粉會(huì)與Fe³⁺反應(yīng)，將Fe³⁺溶液中完全還原為Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題可根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的寫出反應(yīng)化學(xué)方程式（反應(yīng)原理），通過對(duì)比裝置的不同，注意分析裝置的優(yōu)缺點(diǎn)．