Question

目前，铁是使用最广泛的金属之一，已知在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。 

应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。

请回答下列的问题。

铁在周期表中的位置是_______

请写出该反应的化学方程式：                                        ；

（3）曾利用铝和铁的氧化物反应原理来焊接钢轨，该反应的化学方程式为             

（4）现有铁和铂组成的合金共a mol，其中Pt的物质的量分数为x，研成粉末状后全部投入含bmol HNO₃的稀溶液中，使其充分反应，且HNO₃的还原产物只有NO。试回答下列问题：

①随HNO₃用量的增加，溶液中的金属离子和残留固体的成分依次有四种情况，请用粒子符号填写下表空白：

	①	②	③	④
溶液中的金属离子		Fe2+
残留固体成分	Fe、Pt		Pt	Pt

 

②当x=0.5 ，且溶液中Fe³⁺与Fe²⁺和物质的量相等，在标准状况下共产生112mLNO。

则a =           ，b =              ，

 

Answer 1

【答案】

（1）第四周期，第Ⅷ 族      (1分)

（2）3Fe+4H₂O(g) Fe₃O₄+4H₂    (2分)

（3）2Al+Fe₂O ₃Al₂O₃ + 2Fe  (2分)     (答案合理即给分)

（4）① (2分)

	①	②	③	④
溶液中的金属离子	Fe2+	Fe2+	Fe2+ Fe3+	Fe3+
残留固体成分	Fe、Pt	Pt	Pt	Pt

②a =0.012，b = 0.02              (2分)

【解析】

试题分析：（1）Fe在元素周期表中位于第四周期，第Ⅷ 族。

（2）Fe与H₂O（g）反应生成Fe₃O₄和H₂，化学方程式为：3Fe+4H₂O(g) Fe₃O₄+4H₂

（3）铝和铁的氧化物反应原理来焊接钢轨，化学方程式为：2Al+Fe₂O ₃Al₂O₃ + 2Fe 

（4）①因为有Fe剩余，所以溶液含有Fe²⁺；随着HNO₃的增多，Fe全部反应，固体只有Pt；再增加HNO₃，部分Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，溶液含有Fe²⁺和Fe³⁺；HNO₃达到足量，全部转化为Fe³⁺。

②溶液中Fe³⁺与Fe²⁺和物质的量相等，设Fe²⁺的物质的量为nmol，则Fe³⁺也为nmol，根据氧化还原反应电子守恒可知：2n+3n=0.112L÷22.4L/mol×3，得n=0.003mol，Fe²⁺、Fe³⁺均为0.003mol，Pt的物质的量分数为x=0.5，则Pt的物质的量为0.006mol，所以a=0.003mol+0.003mol+0.006mol=0.012mol；HNO₃反应后转化为Fe(NO₃)₂、Fe(NO₃)₃、NO，所以HNO₃的物质的量b=0.003mol×2+0.003mol×3+0.112L÷22.4L/mol=0.02mol。

考点：本题考查物质的性质、元素周期表、化学计算。