Question

【题目】（1）纳米材料一直是人们研究的重要课题，例如纳米级Fe粉表面积大，具有超强的磁性，高效催化性等优良的性质。实验室采用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如图所示：

① 纳米级Fe和稀盐酸反应的化学方程式为______________。

② 纳米级Fe粉在空气中易自燃成黑色固体，但是生活中的铁丝或铁粉在空气中加热也不能燃烧，其原因是_____________________。

③ 如何将FeC12·nH2O固体加热脱水制得无水FeCl2? ___________。

（2）查阅资料：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Fe3O4。甲同学用如图甲装置所示进行纳米级Fe粉与水蒸气反应的实验。

① 该装置中纳米级Fe粉与水蒸气反应的化学方程式是__________。

乙同学用图乙所示的装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证产物：

② 装置C的作用是________________。

③ 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：

实验步骤	实验操作	实验现象
I	将反应后得到的黑色粉末X（假定为均匀的），取出少量放入另一试管中，加入少量盐酸，微热	黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色；有少量气泡产生
II	向实验I 得到的溶液中滴加几滴KSCN溶液，振荡	溶液没有出现血红色

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）。

④ 丁同学称取2.80gFe粉，用乙装置反应一段时间后，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3.44g。然后将冷却后的固体物质与足量FeCl3溶液充分反应，消耗FeCl30.04mol。丁同学实验的固体产物为_________。

Answer 1

【答案】 Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ 纳米级Fe粉与气体接触面积大，反应速率快 在干燥的HCl气流中加热 Fe+H2O(g) FeO+H2 制取水蒸气 2Fe3＋+Fe===3Fe2＋ Fe3O4

【解析】（1）① 纳米级Fe与普通铁粉，微粒组成一样，就是铁与盐酸的反应，Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，② 依据燃烧条件及影响因素分析，纳米级Fe粉在空气中易自燃成黑色固是因为纳米级Fe粉与气体接触面积大，反应速率快。③因亚铁离子易被氧化及水解，所以，FeC12·nH2O固体加热脱水制得无水FeCl2应干燥的HCl气流中加热。

（2）①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Fe3O4。甲同学用如图甲装置酒精灯加热温低于570℃，则化学方程式是：Fe+H2O(g) FeO+H2， ②为纳米级Fe粉与水蒸气发生反应提供水蒸气，③黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色；有少量气泡产生，说明原固体中存在铁粉，铁粉也能将三价铁还原为亚铁，再滴加几滴KSCN溶液，溶液也会没有出现血红色，2Fe3＋+Fe===3Fe2＋。④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：1/2×0.04mol=0.02mol，则生成物中含Fe元素为：2.80g÷56g/mol—0.02mol=0.03mol，生成物含O元素为：（3.44g—2.80g）÷16g/mol=0.04mol，所以生成物中Fe元素与O元素的物质的量之比为：0.03mol：0.04mol=3:4，所以生成物为Fe3O4。