Question

【題目】目前，鐵是使用最廣泛的金屬之一，已知在高溫下，Fe與水蒸氣可發生反應。

應用下列裝置，在硬質玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣的反應實驗”。

請回答下列的問題。

（1）鐵在周期表中的位置是_______

（2）請寫出該反應的化學方程式： ；

（3）曾利用鋁和鐵的氧化物反應原理來焊接鋼軌，該反應的化學方程式為

（4）現有鐵和鉑組成的合金共a mol，其中Pt的物質的量分數為x，研成粉末狀后全部投入含bmol HNO3的稀溶液中，使其充分反應，且HNO3的還原產物只有NO。試回答下列問題：

①隨HNO3用量的增加，溶液中的金屬離子和殘留固體的成分依次有四種情況，請用粒子符號填寫下表空白：

	①	②	③	④
溶液中的金屬離子		Fe2+
殘留固體成分	Fe、Pt		Pt	Pt

②當x="0.5" ，且溶液中Fe3+與Fe2+和物質的量相等，在標準狀況下共產生112mLNO。

則a = ，b = ，

Answer 1

【答案】（1）第四周期，第Ⅷ 族

（2）3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2↑

（3）2Al+Fe2O3Al2O3 + 2Fe （答案合理即給分）

（4） ①

	①	②	③	④
溶液中的金屬離子	Fe2+	Fe2+	Fe2+Fe3+	Fe3+
殘留固體成分	Fe、Pt	Pt	Pt	Pt

②a =0.012，b = 0.02

【解析】試題分析：：（1）Fe的原子序數為26，原子結構中有4個電子層，最外層電子數為2，則位于元素周期表中第四周期，第Ⅷ族，故答案為：第四周期，第Ⅷ族；

（2）Fe與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應為3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2↑（3）鋁和鐵的氧化物反應生成氧化鋁和Fe，反應為2Al+Fe2O3Al2O3 + 2Fe。（4）①隨HNO3用量的增加，硝酸不足，發生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金屬離子為Fe2+，殘留固體成分為Fe、Pt；若硝酸與Fe恰好發生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金屬離子為Fe2+，殘留固體成分為Pt；在上述反應基礎上，再加硝酸，發生3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，則金屬離子為Fe2+Fe3+，殘留固體成分為Pt；若亞鐵離子恰好被氧化，則發生3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，則金屬離子為Fe3+，殘留固體成分為Pt；②x=0.5，且溶液中Fe3+與Fe2+和物質的量相等，則物質的量均為0.25amol，由電子守恒可知，0.25a×2+0.25a×3=0.112/22.4×（5-2），解得a=0.012，由N原子守恒可知b=0.25×0.012mol×2+0.25×0.012mol×3+0.112/22.4=0.02。