Question

某校化学小组学生利用如图1所示装置进行“铁与水反应”的实验，并探究固体产物成分（图中夹持及尾气处理装置均已略去）．
（1）装置B中发生反应的化学方程式是

 

．
（2）虚线框图C的气体收集装置是图2中的

 

（选填字母编号）．

（3）反应停止，待B管冷却后，称量，得到固体质量为28.8g．再向固体中加入过量稀盐酸充分反应，并进行如图3实验：试剂a的化学式是

 

，试剂b的化学式是

 

；加入新制氯水后溶液红色加深的原因是（用离子方程式表示）

 

．
（4）某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现请对褪色原因进行探究．首先提出假设．假设1：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态；假设2：

 

；为了对所提出的假设2进行验证，实验方案是

 

．
（5）根据所给数据，可计算出反应后B装置中铁元素的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）装置B中，水蒸气和铁粉高温下发生氧化还原反应，生成Fe₃O₄和氢气；
（2）空气密度比空气小，如用排空气法收集，应用向下排空法，也可用排水法收集；
（3）得到固体质量为28.8g，加入过量稀盐酸充分反应，得到浅黄色溶液，应为FeCl₃，加入试剂a变为淡红色，则加入的试剂为KSCN，加入新制备氯水，溶液颜色加深，说明Fe³⁺浓度增大，Fe²⁺被氯水氧化生成Fe³⁺，然后加入氢氧化钠溶液，可得到氢氧化铁固体，经过滤、加强热，可分解生成红棕色氧化铁固体；
（4）可取少量褪色后的溶液，再滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，说明被KSCN氧化，反之+3价铁被氧化；
（5）红棕色固体为氧化铁，可根据质量计算．

解答： 解：（1）装置B中，水蒸气和铁粉高温下发生氧化还原反应，生成Fe₃O₄和氢气，方程式为3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄+4H₂↑，
故答案为：3Fe+4H₂O（g） 

高温  .

 Fe₃O₄+4H₂↑；
（2）氢气难溶于水，可用排水法收集，bd为排水法，而氢气密度比空气小，a、c不能用于收集氢气，故答案为：bd；
（3）得到固体质量为28.8g，加入过量稀盐酸充分反应，得到浅黄色溶液，应为FeCl₃，加入试剂a变为淡红色，则加入的试剂为KSCN，加入新制备氯水，溶液颜色加深，说明Fe³⁺浓度增大，Fe²⁺被氯水氧化生成Fe³⁺，方程式为2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，然后加入氢氧化钠溶液，可得到氢氧化铁固体，经过滤、加强热，可分解生成红棕色氧化铁固体，
故答案为：KSCN；NaOH；2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（4）某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，可能原因是+3价铁被氧化或SCN^-被过量的氯水氧化，可取少量褪色后的溶液，再滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，说明被KSCN氧化，反之+3价铁被氧化，
故答案为：SCN^-被过量的氯水氧化；取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，则说明假设2 正确，若不变红，则假设2不正确；
（5）红棕色固体为氧化铁，质量为32g，则m（Fe）=

56×2

56×2+16×3

×32g=22.4g，ω（Fe）=

22.4

28.8

×100%=77.8%，故答案为：77.8%．

点评：本题考查物质的含量测定以及性质实验方案的设计，为高考常见题型，题目以铁以及其化合物的相互转化为载体，侧重于实验方案设计与评价，题目难度中等，注意把握实验原理和实验目的．