Question

【题目】铁不能与冷、热水反应,但能与水蒸气反应。资料显示，在不同温度下，铁粉与水蒸气反应的产物不同，温度低于570 ℃时,生成FeO，高于570 ℃时，生成Fe3O4。某学生用如图所示实验装置，完成还原铁粉与水蒸气反应的实验。

（1）实验中使用肥皂液的作用是___________________。

（2）甲同学为探究实验后试管内的固体含有哪些物质,进行了下列实验:

实验编号	实验操作	实验现象
①	取少量黑色粉末X放入试管1中，加入盐酸,微热	黑色粉末逐渐溶解，溶液呈绿色；有少量气泡产生
②	向试管1中滴加几滴KSCN溶液，振荡	溶液没有出现红色

根据上述实验,能确定固体中存在的物质有：______________________________；不能确定是否存在Fe3O4的原因是：___________________________________________。

（3）乙同学设计下列实验方案以确定实验后试管内的固体是否存在Fe3O4。

①溶液X中发生氧化还原反应的离子方程式为___________；

②操作a为_______，检验沉淀是否已经洗涤干净的操作是___________________。

③如果取固体样品m1克，反应后得到红棕色固体m2克，则m1与m2之比最少应大于______时，才能确定固体样品中一定存在Fe3O4。

（4）丙同学将试管内固体看做铁的氧化物（FexO），取出6.08g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入448mLCl2（标准状况），恰好将Fe2+完全氧化。则X=__________。

Answer 1

【答案】 收集并检验反应中生成的H2 Fe Fe3O4溶于盐酸生成Fe3+,与Fe反应生成Fe2+ 2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O 过滤、洗涤 取少量最后一次洗涤液，滴加AgNO3溶液，若无沉淀生成，则表明沉淀已洗净；反之未洗净。 0.9 0.8

【解析】（1）使用肥皂液的作用是检验反应中生成的H2，反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当听到爆鸣声时，说明“铁与水蒸气”能够进行反应；（2）黑色粉末逐渐溶解，溶液呈绿色，向试管1中滴加几滴KSCN溶液，振荡溶液没有出现红色，说明有亚铁离子生成；有少量气泡产生，说明一定有单质铁；由于Fe3O4溶于盐酸生成Fe3+，铁离子与Fe反应生成Fe2+，所以不能确定是否存在Fe3O4；（3）①双氧水可将二价铁离子氧化为三价铁离子，离子方程式为2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O；②操作a为过滤、洗涤；洗涤液中无氯离子，表明沉淀已洗涤干净，检验方法为取少量最后一次洗涤液，滴加AgNO3溶液，若无沉淀生成，表明沉淀已洗涤干净，反之未洗净。③固体样品m1克与红棕色固体m2克所含铁元素的物质的量相同，假设全部是FeO，则

2FeO≈Fe2O3

144g 160g

m1与m2之比=144g/160g=0.9；

假设全部是Fe3O4，则

2Fe3O4≈3Fe2O3

464g 480g

m1与m2之比=464g/480g=0.97，m1与m2之比最少应大于0.9时，固体样品中一定存在Fe3O4；（4）氯气的物质的量是0.448L÷22.4L/mol＝0.02mol，反应后铁元素化合价升高到+3价，则根据电子得失守恒可知，解得X＝0.8。