Question

新型材料纳米级Fe粉具有超强的磁性，能用作高密度磁记录的介质以及高效 催化剂等。
I．实验室采用气相还原法制备纳米级Fe,其流程如下：

（1）固体加热脱水通常要通入                                     。
（2）生成纳米级Fe的化学方程式为                                             。
Ⅱ．在不同温度下，纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同：温度低于570℃时生成FeO，高于570℃时生成。甲同学用下图所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证固体产物。

（3）B中收集到的气体是              (填名称)，C装置的作用是         。
（4）乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分，进行了下列实验：

乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO。丙同学认为该结论不正确，他的理由是                 (用离子方程式表示)。
（5）丁同学称取5．60gFe粉，反应一段时间后，停止加热。将试管内的固体物质在干燥器中冷却后，称得质量为6．88g。然后将冷却后的固体物质与足量FeCl₃溶液充分反应，消耗0．08molFeCl₃。丁同学实验的固体产物为                       。

Answer 1

（1）干燥的HCl气体（1分）
（2）FeCl₂+H₂Fe+2HCl（2分）
（3）氢气（1分）提供反应所需的水蒸气（1分）
（4）2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺（1分）
（5）Fe₃O₄

试题分析：（1）因为FeCl₂为强酸弱碱盐，能发生水解反应，所以FeCl₂?nH₂O固体加热脱水通常要通入干燥的HCl气体，用来防止FeCl₂的水解。
（2）根据流程图可以看出，H₂还原FeCl₂得纳米级铁，所以化学方程式为：FeCl₂+H₂Fe+2HCl。
（3）根据氧化还原反应原理，纳米级Fe粉与水蒸气反应生成的气体为H₂，所以B中收集到的气体是氢气；纳米级铁与水蒸气反应，所以C装置的作用是提供反应所需的水蒸气。
（4）加入KSCN溶液，溶液没有出现红色，也可能是因为Fe过量，与生成的Fe³⁺反应转化为Fe²⁺，所以丙同学的理由是：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺。
（5）冷却后的固体物质与足量FeCl₃溶液充分反应，消耗0．08molFeCl₃，说明Fe过量，根据2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，过量的Fe为：1/2×0.08mol=0.04mol，则生成物中含Fe元素为：5.60g÷56g/mol—0.04mol=0.06mol，生成物含O元素为：（6.88g—5.60g）÷16g/mol=0.08mol，所以生成物中Fe元素与O元素的物质的量之比为：0.06mol：0.08mol=3:4，所以生成物为Fe₃O₄。