Question

（2013?泰州）新型材料纳米级 Fe 粉具有广泛的用途，它比普通 Fe 粉更易与氧气反应，其制备工艺流程如图所示：请回答下列问题：
（1）纳米级 Fe 粉在氧气中能自发燃烧生成黑色固体，此黑色固体的化学式为

Fe₃O₄

．
（2）请补充完成上述制备工艺的化学方程式：H₂+FeCl₂

高温  .

Fe+

2HCl

．
   在制备纳米级 Fe 粉的工艺流程中，N₂的作用是

保护气

．
（3）研究人员发现最后制得的纳米级 Fe 粉样品中混有少量的 FeCl₂ 杂质．
   ①为除去样品中的杂质，在无氧环境下，先加

水

溶解，然后再

过滤

、洗涤、烘干．
   ②取样品20g，加入足量的盐酸，生成氢气 0.7g．请计算该样品中单质 Fe 的质量分数．
   （请写出计算过程）

98%

．

Answer 1

分析：（1）根据铁与氧气反应生成四氧化三铁考虑；（2）根据反应前后各种原子种类和数目不变和氮气化学性质稳定考虑；（3）①根据铁不溶于水，氯化亚铁溶于水进行混合物的分离；②根据氢气的质量计算出铁的质量，再除以20g计算出铁的质量分数．

解答：解：（1）铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，所以黑色固体是四氧化三铁；
（2）反应物的分子中含有2个氢原子、一个铁原子、2个氯原子，生成物中已经含有一个铁原子，还缺少2个氢原子和2个氯原子，所以补充的内容是2HCl；氮气化学性质稳定，在反应中起保护气的作用；
（3）①铁不溶于水，氯化亚铁溶于水，所以加水溶解，再进行过滤、洗涤干燥即可；
②设生成0.7g氢气需要参加反应的铁的质量为X，则：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56            2
X            0.7g
根据：

56

2

=

X

0.7g

解得X=19.6g．

19.6g

20g

×100%=98%
故答案为：（1）Fe₃O₄；（2）2HCl；保护气；（3）①水；过滤；②设生成0.7g氢气需要参加反应的铁的质量为X，则：
Fe+2HCl═FeCl₂+H₂↑
56            2
X            0.7g
根据：

56

2

=

X

0.7g

解得X=19.6g．

19.6g

20g

×100%=98%

点评：解答本题关键是知道铁燃烧的产物是四氧化三铁，能够灵活运用质量守恒定律解决实际问题，知道不溶性固体和液体分离的方法，熟悉根据方程式的简单计算方法．