某研究性学习小组对教材中的铁与高温水蒸气反应的实验装置图做了如图所示的优化。通过观察硬质玻...

某研究性学习小组对教材中的铁与高温水蒸气反应的实验装置图做了如图所示的优化。通过观察硬质玻璃管Ⅱ和干燥管Ⅱ中的现象证明铁与水蒸气发生了反应,用试管收集产生的经干燥的气体,并靠近火焰点火,观察现象。

请回答下列问题:

(1)在圆底烧瓶内放入少许碎瓷片,其作用是　　　　　　 。

(2)写出铁与高温水蒸气反应的化学方程式: 　　　　　　　　　　 　 。

(3)实验时将铁粉与石棉绒混合放在硬质玻璃管Ⅰ中,其原因可能是 　　　 　　 (填“A”“B”或“C”)。

A．石棉绒的作用是催化剂

B．石棉绒的作用是使铁粉受热均匀

C．石棉绒的作用是作铁粉的载体以及防止铁粉被吹入导管引起堵塞

(4)酒精灯a和酒精喷灯点燃的顺序是 　　　　　　　　 　　　　 ,原因是　 　　　　　　 　　 。

(5) 能证明铁与水蒸气反应的现象是 　　　　　　　　 　　　　 。

(6) 试管中收集的气体是氢气,如果要在A处玻璃管处点燃该气体,则必须对该气体进行　 　　　　 　 ,方法是 　　　　　　　　　　　 　 。

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（16分）某研究小组为了探究“铁与水蒸气”的反应的产物，进行了下列实验：用如图所示实验装置，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”（石棉绒高温下不与水和铁反应）．

（1）如何检查该装置的气密性：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（2）写出铁与水蒸气反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（3）验证固体产物中铁元素的价态

限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；1mol/L CuSO4、3mol/L H2SO4、3mol/L HNO3、30%H2O2、0.01mol/L KMnO4、20%KSCN、蒸馏水。

在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。

步骤1中加入足量1mol/L CuSO4溶液的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（4）固体产物中铁元素的质量分数的测定可采用下图的流程

其中步骤①是向溶液中加入锌粉至黄色刚好消失；步骤②用0.010 mol/LKMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液平均为v mL。（已知5Fe2＋＋MnO4－  ＋8H＋==5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O）

其中加入锌粉的目的是____　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ____。

实验测得ag样品中固体产物铁元素的质量分数为____　　　　 __　 _(只列计算表达式)。

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（10分）某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的产物，进行了下列实验：（1）用如图所示实验装置，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”（石棉绒是耐高温材料，不与水和铁反应）。

①反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当________时（填实验现象），说明“铁与水蒸气”能够进行反应。

②写出铁与水蒸气反应的化学方程式_______________。

③实验中石棉绒的作用是                                 。

（2）为了研究一定时间内铁粉的转化率，他们设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，收集并测量反应后生成气体的体积，计算出铁粉的转化率。

①收集并测量气体体积应选图中的________装置。

②称取0．24 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热至无气体放出。若室温下氢气密度约为0．088 g/L，最好选用______规格的量筒（选填字母序号）。

A．100 mL               B．200 mL

C．500 mL                     D．1 000 mL

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某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的产物，进行了系列实验。

（1）用下图所示实验装置，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”（石棉绒是耐高温材料，不与水反应）。反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当

时（填实验现象），说明“铁与水蒸气”能够进行反应。

（2）为了研究一定时间内铁粉的转化率，他们设计了如下实验：准确称取一定质量的铁粉进行反应，收集并测量反应后生成的气体体积，计算出铁粉的转化率。

①收集并测量气体体积应选右图中的________装置（填A或B）。

②称取0.24g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热至无气体放出。若室温下氢气密度约为0.088g/L，最好选用　________规格的量筒（选填字母序号）

　A.100mL          B.200mL          C.500mL         D.1000mL　

③收集的气体体积为VL，铁粉的转化率为　　　　　。

（3）为了证明反应后的固体混合物中含有＋3价的Fe，他们计划取出少量混合物于试管中，加入足量的盐酸，溶解、过滤。向滤液中滴加KSCN溶液，观察溶液的颜色。在下表中填写滴加KSCN溶液后可能观察到的现象、结论与解释（可以不填满）。

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某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并共同解答下列问题：

【探究一】设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验。

（1）硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为______________________________。

（2）反应前A中投放碎瓷片的目的是____________________________________。

（3）装置E中的现象是________________________________________________。

【探究二】设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管中黑色固体的成分。

（4）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质溶于_______后，将所得溶液分成两份。

（5）一份滴加几滴KSCN溶液。若溶液变红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分（选填序号，下同）为_______；若溶液未变红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为_______。

①一定有Fe3O4　　　　　　 ②一定有Fe　　　　　　

③只有Fe3O4　　　　　　　 ④只有Fe

（6）另一份用_______（填仪器名称）加入_______，可以证明溶液中存在Fe2+。

【探究三】设计如下流程测定反应后硬质玻璃管B中固体含铁元素的质量分数。

（7）试剂b的化学式是_______。

（8）计算反应后B装置中铁元素的质量分数为_______。

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某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物进行了如下探究：

（1） 装置的连接顺序为a→ 　　 →　 　 → 　 → 　 →b→c→f。

（2） 硬质玻璃管中可观察到的现象是　　　　　　　　　　 ；硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接，原因是　　　　　　　　　 ；反应一段时间、熄灭酒精灯，冷却后，将收集器及硬质玻璃管中物质快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验：

（3） 试剂Ｘ的化学式为　　　　　　　 ；有同学分析淡黄色溶液中含有Fe2+，你认为　　　　 (填“合理”或“不合理”)；固体产物的成分可能为　　　　　　 (填相应的字母)；

A．Fe和FeCl3　　　 B．FeCl2和FeCl3　　　　 C．Fe、FeCl2和FeCl3　　　　 D．Fe和FeCl2

（4） 加入少许植物油的作用是　　　　　　 　　 ，用离子方程式表示加入新制氯水后溶液红色加深的原因　　　　　　　　　　　　 。

（5） 某小组同学实验时在加入新制氯水后，并未得到深红色溶液，请帮助他们分析原因　　 　　　 ，请设计实验对你所分析的原因进行验证，简要写出实验方案　　　　　　　　　　　　　 。

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（本题共11分）

某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物进行了如下探究：

34．装置的连接顺序为a→ → → → →b→c→f。

35．硬质玻璃管中可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　 。

硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接，原因是　　　　　　　　　 。

反应一段时间、熄灭酒精灯，冷却后，将收集器及硬质玻璃管中物质快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油（反应过程中不振荡），充分反应后，进行如下实验：

36．试剂Ｘ的化学式为　　　　 ；有同学分析淡黄色溶液中含有Fe2+，你认为 　　　 （填“合理”或“不合理”）；固体产物的成分可能为　　 （填相应的字母）；

A．Fe和FeCl3　

B．FeCl2和FeCl3　

C．Fe、FeCl2和FeCl3　

D．Fe和FeCl2

37．加入少许植物油的作用是　　 ，用离子方程式表示加入新制氯水后溶液红色加深的原因 　　 。

38．某小组同学实验时在加入新制氯水后，并未得到深红色溶液，请帮助他们分析原因　 　　 　　 ，

请设计实验对你所分析的原因进行验证，简要写出实验方案　　　　　　　　 。

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黄铁矿在高温时和氧气反应生成氧化铁和二氧化硫。某化学学习小组对黄铁矿石进行如下实验探究：

[实验一]：测定硫元素的含量

I．将m₁g该黄铁矿样品放入如下图所示装置（夹持和加热装置省略）的硬质玻璃管D中，A中的试剂是双氧水。从A中逐滴滴加液体，使气体发生装置不断地缓缓产生气体，高温灼烧硬质玻璃管D中的黄铁矿样品至反应完全。

Ⅱ．反应结束后，将E瓶中的溶液进行如下处理：

[实验二]测定铁元素的含量。

Ⅲ，测定铁元素含量的实验步骤如下：

①用足量稀硫酸溶解硬质玻璃管D中的固体残渣；

②加还原剂使溶液中的Fe3+完全转化为Fe2+后，过滤、洗涤；

③将滤液稀释至250mL;

④每次取稀释液25.00mL，用已知物质的量浓度为cmol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，三次滴定实验所需KMnO₄溶液体积的平均值为VmL。

请完成下列问题：

（1）仪器B中发生反应的化学方程式是：____；仪器C中装入的试剂是____。E瓶的作用是____。

（2）Ⅱ中所加H₂O₂溶液需足量的理由是____；写出加入H₂O₂发生反应的离子方程式____。

（3）Ⅲ的步骤③中，需要用到的仪器除烧杯、玻璃棒外，还有________；④中量取稀释液25.00mL需用的仪器是____________。

（4）该黄铁矿中硫元素的质量分数为____________（用含m₁和m₂的代数式表示）；该黄铁矿中铁元素的质量分数为____________（用含m₁ c、y的代数式表示）

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