Question

【题目】铁是常用金属。某活动小组进行下列实验：

（一）该小组的同学设计了如图所示的铁与水蒸气反应的装置图，请回答下列问题：

（1）图Ⅰ为产生水蒸气的装置，图Ⅱ为铁与水蒸气反应生成磁性氧化铁的装置，写出图Ⅱ中硬质玻璃管B内发生反应的化学方程式：________________________________________。

（2）图Ⅰ、Ⅱ两处均需加热，应先对__________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）加热。

（二）该小组的同学模拟用废铁屑（杂质与盐酸不反应）制高级涂料氧化铁粉末，并测定废铁屑中铁的质量分数。实验方案如下：

步骤序号	实验操作
①	取3g废铁屑装于试管中，加入足量的稀盐酸至充分反应（必要时微热），过滤。
②	向步骤①的滤液中滴加足量的氯水（主要成分为Cl2），充分反应。
③	向步骤②的溶液中加入氢氧化钠溶液至沉淀恰好完全。
④	过滤、洗涤、干燥、灼烧、称量，得3.2g固体。

（3）第②步的目的是将氯化亚铁全部转化成氯化铁，写出氯气与氯化亚铁反应的方程式：________________。

（4）步骤④中，如何证明沉淀洗涤干净？请简述操作步骤：______________________。

（5）该废铁屑中铁的质量分数为__________。

Answer 1

【答案】 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 Ⅰ 2FeCl2+Cl2=2FeCl3 取最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸银和稀硝酸溶液，若没有沉淀生成，则证明沉淀洗涤干净 74.7%（75%或74.67均可）

【解析】本题在铁与水蒸汽反应的情境下考查了化学方程式的书写及计算，除杂质是否完全。

（1）图Ⅱ为铁与水蒸气反应生成磁性氧化铁，产生了可以燃烧的气体，根据质量守恒定律可知该气体是氢气，其反应的化学方程式为：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2；

（2）装置中有空气，空气中的氧气在加热量能与铁反应，对实验有干扰，要先用水蒸汽排尽装置内的空气，应先对Ⅰ加热。

（3）第②步的目的是将氯化亚铁全部转化成氯化铁，其化学方程式为：2FeCl2+Cl2=2FeCl3；

（4）氢氧化铁沉淀洗涤干净标准是氢氧化铁沉淀表面不含有氯化钠溶液，氯化钠溶液可用硝酸银和稀硝酸来检验，若能生成白色沉淀则存在氯化钠，若没有沉淀生成，则不存在氯化钠，所以答案为：取最后一次洗涤液于试管中，滴加硝酸银和稀硝酸溶液，若没有沉淀生成，则证明沉淀洗涤干净；

（5）根据化学方程式Fe+2HCl==FeCl2+H2↑，2FeCl2+Cl2==2FeCl，3NaOH+FeCl3==3NaCl+Fe(OH)3↓，2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 可知参加反应铁中铁元素全部转化为Fe2O3中的铁元素，则氧化铁中铁的质量为＝3.2g××100%=2.24g

废铁屑中铁的质量分数为= =74.67%