Question

5．新型纳米材料a-Fe粉末具有超强磁性，可用作高密度磁记录的介质和高效催化剂等．某校化学小组学生利用如图所示装置进行探究实验，已知该校实验室的酒精灯火焰的温度约为500℃．
【查阅资料】在不同温度下，a-Fe粉末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．
【探究一】
（1）甲同学用如左图装置进行a-Fe粉末与水蒸气的反应，湿棉花的作用是提供水蒸气作为反应物；写出该反应的化学方程式：Fe+H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+H₂；
【探究二】
乙同学用如右图装置进行a-Fe粉末与水蒸气反应并验证产物．
（2）实验前必须对整套装置进行的操作是检查气密性；试管a中的物质是水
（3）水槽中的试管里收集的气体是氢气；如果要点燃该气体，必须进行的操作是验纯；
【探究三】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	取少量反应后的黑色粉末X，加入少量盐酸，微热	黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色；产生少量气泡
Ⅱ	向实验I中得到的溶液滴加2滴KSCN溶液，振荡	溶液没有出现红色

（4）实验现象不能确定是否存在Fe₃O₄，主要原因是2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺（用离子方程式表示）．
【探究反思】
（5）乙同学称取5.60gFe粉，用右图的装置反应一段时候后，停止加热．在干燥器中冷却后，称得6.88g．取冷却后的固体物质与足量FeCl₃溶液充分反应，测定消耗FeCl₃物质的量，最终确定产物的成分．若此装置中Fe粉与水蒸气反应的产物为Fe₃O₄，则消耗FeCl₃的物质的量应为0.08mol．

Answer 1

分析 [探究一]加热温度较低，应生成FeO和氢气；
[探究二]用酒精喷灯加热，温度较高，可生成四氧化三铁和氢气，装置中试管a用于提供水蒸气，点燃氢气时应先验纯，防止爆炸；
[探究三]生成气体为氢气，说明铁粉过量，则溶液中不存在铁离子，加入KSCN溶液不显红色；
【探究反思】根据铁粉的质量和生成物的质量，确定反应后固体中铁的质量，结合2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺确定氯化铁的物质的量．

解答 解：（1）加热试管使湿棉花中的水蒸发，湿棉花主要是提供反应物水蒸气，与铁粉发生反应，因加热温度较低，应生成FeO和氢气，方程式为，
故答案为：提供水蒸气作为反应物；Fe+H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+H₂；
（2）有气体参加反应，则实验时应先检验装置的气密性，装置中试管a用于提供水蒸气，试管a中的物质是水；
故答案为：检查气密性；水；
（3）用酒精喷灯加热，温度较高，可生成四氧化三铁和氢气，点燃氢气时应先验纯，防止爆炸，
故答案为：氢气；验纯；
（4）生成气体为氢气，说明铁粉过量，则溶液中不存在铁离子，加入KSCN溶液不显红色，则不能确定是否含有Fe₃O₄，因发生2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（5）乙同学称取5.60gFe粉，用右图的装置反应一段时候后，停止加热．在干燥器中冷却后，称得6.88g，增加的质量为氧元素的质量，即n（O）=$\frac{6.88g-5.60g}{16g/mol}$=0.08mol，根据关系式Fe₃O₄～4O～3Fe计算，消耗0.06molFe，即剩余0.04mol铁与氯化铁反应，则由2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺可知消耗0.08mol氯化铁，
故答案为：0.08．

点评 本题考查铁及其化合物的性质实验，为高考常见题型和高频考点，侧重学生的分析、实验和计算能力的考查，注意把握实验的原理、操作方法，难度中等．