Question

【題目】鐵是常用金屬。某活動小組進行下列實驗：

（一）該小組的同學設計了如圖所示的鐵與水蒸氣反應的裝置圖，請回答下列問題：

（1）圖Ⅰ為產生水蒸氣的裝置，圖Ⅱ為鐵與水蒸氣反應生成磁性氧化鐵的裝置，寫出圖Ⅱ中硬質玻璃管B內發生反應的化學方程式：________________________________________。

（2）圖Ⅰ、Ⅱ兩處均需加熱，應先對__________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）加熱。

（二）該小組的同學模擬用廢鐵屑（雜質與鹽酸不反應）制高級涂料氧化鐵粉末，并測定廢鐵屑中鐵的質量分數。實驗方案如下：

步驟序號	實驗操作
①	取3g廢鐵屑裝于試管中，加入足量的稀鹽酸至充分反應（必要時微熱），過濾。
②	向步驟①的濾液中滴加足量的氯水（主要成分為Cl2），充分反應。
③	向步驟②的溶液中加入氫氧化鈉溶液至沉淀恰好完全。
④	過濾、洗滌、干燥、灼燒、稱量，得3.2g固體。

（3）第②步的目的是將氯化亞鐵全部轉化成氯化鐵，寫出氯氣與氯化亞鐵反應的方程式：________________。

（4）步驟④中，如何證明沉淀洗滌干凈？請簡述操作步驟：______________________。

（5）該廢鐵屑中鐵的質量分數為__________。

Answer 1

【答案】 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 Ⅰ 2FeCl2+Cl2=2FeCl3 取最后一次洗滌液于試管中，滴加硝酸銀和稀硝酸溶液，若沒有沉淀生成，則證明沉淀洗滌干凈 74.7%（75%或74.67均可）

【解析】本題在鐵與水蒸汽反應的情境下考查了化學方程式的書寫及計算，除雜質是否完全。

（1）圖Ⅱ為鐵與水蒸氣反應生成磁性氧化鐵，產生了可以燃燒的氣體，根據質量守恒定律可知該氣體是氫氣，其反應的化學方程式為：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2；

（2）裝置中有空氣，空氣中的氧氣在加熱量能與鐵反應，對實驗有干擾，要先用水蒸汽排盡裝置內的空氣，應先對Ⅰ加熱。

（3）第②步的目的是將氯化亞鐵全部轉化成氯化鐵，其化學方程式為：2FeCl2+Cl2=2FeCl3；

（4）氫氧化鐵沉淀洗滌干凈標準是氫氧化鐵沉淀表面不含有氯化鈉溶液，氯化鈉溶液可用硝酸銀和稀硝酸來檢驗，若能生成白色沉淀則存在氯化鈉，若沒有沉淀生成，則不存在氯化鈉，所以答案為：取最后一次洗滌液于試管中，滴加硝酸銀和稀硝酸溶液，若沒有沉淀生成，則證明沉淀洗滌干凈；

（5）根據化學方程式Fe+2HCl==FeCl2+H2↑，2FeCl2+Cl2==2FeCl，3NaOH+FeCl3==3NaCl+Fe(OH)3↓，2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 可知參加反應鐵中鐵元素全部轉化為Fe2O3中的鐵元素，則氧化鐵中鐵的質量為＝3.2g××100%=2.24g

廢鐵屑中鐵的質量分數為= =74.67%