Question

在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物．该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉．现用下图中甲、乙两套仪器装置制取上述铁的氧化物和细铁粉．制取上述铁的氧化物和细铁粉时必须使用普通铁粉和6mol?L^-1盐酸，其他试剂任选（装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热装置等以及仪器中所装的试剂在图中均已略去）．
（1）甲、乙两套实验装置中有错误的装置是______（填“甲”或“乙”），改正方法是______．
装置改正后请回答下列问题：
（2）甲、乙两套装置中，在实验时需要加热的仪器是______（填该仪器对应的字母）．
（3）D管中发生反应的化学方程式为______．
（4）某兴趣小组为了确定实验后仪器D中黑色粉末的成分，他们进行了如下实验．

①操作①的名称是______．下列仪器中，在灼烧沉淀时必须用到的是______ （填字母）．

②通过以上数据，可得出2.376g黑色粉末成分是______（填字母）．
A．Fe₃O₄　　　　　　　　 B．Fe
C．Fe₃O₄与Fe的混合物　　D．Fe₃O₄与Fe₂O₃的混合物．

Answer 1

解：（1）装置甲试管不能用橡皮塞塞住，改正方法是将橡皮塞去掉打孔与大气相通，故答案为：甲；将B试管中橡皮塞撤去或打孔与大气相通；
（2）烧瓶C是水蒸气发生器，为了将其中的水变为水蒸气，当然需要加热；D普通铁粉被水蒸气氧化需在高温条件下进行，需要加热；而B中Fe₃O₄被H₂还原亦需在加热条件下进行；故在实验时需要加热的仪器是BCD，故答案为：BCD；
（3）D管中发生的反应是铁和水蒸气在高温下制取四氧化三铁，反应的化学方程式为3Fe+4H₂O（g）Fe₃O₄+4H₂，故答案为：3Fe+4H₂O（g）Fe₃O₄+4H₂；
（4）①三价铁离子和氨水生成了氢氧化铁，经过过滤得到氢氧化铁，故操作Ⅰ是过滤；氢氧化铁灼烧用到的仪器是坩埚和三脚架，故答案为：过滤；AC；
②2.480g红棕色固体是氧化铁，物质的量是 =0.0155mol，n（Fe）=0.0310mol；
A、若是Fe₃O₄，根据铁原子守恒，物质的量是：，质量是：×232g/mol≈2.40g＞2.376g，故A错误；
B、若是铁，质量是56g/mol×0.031mol=1.736g＜2.376g，B错误；
C、Fe₃O₄与Fe的混合物，根上面A、B计算，符合要求，故C正确；
D、Fe₃O₄与Fe₂O₃的混合物，质量都大于 2.376g，不可能，故D错误；
故选C．
分析：（1）甲装置中，试管B不能用塞子塞住，否则无法顺利反应；
（2）B中Fe₃O₄被H₂还原需要加热、D普通铁粉与水蒸气的反应需要加热、C中制取水蒸气需要加热；
（3）D管中是铁和水蒸气的反应，方程式是：3Fe+4H₂O（g）Fe₃O₄+4H₂；
（4）①操作Ⅰ操作是过滤，从而得到氢氧化铁；灼烧氢氧化铁用到坩埚和三脚架；
②红棕色的固体是Fe₂O₃，计算出物质的量，根据铁原子守恒，逐项分析．
点评：本题考查了铁及其化合物性质的应用，主要是铁和水反应，氢气还原铁的氧化物反应，实验设计的装置判断和反应位置判断，必须仔细审题以保证答题的准确性，本题难度中等．