Question

新型材料納米級Fe粉具有超強的磁性，能用作高密度磁記錄的介質以及高效 催化劑等。
I．實驗室采用氣相還原法制備納米級Fe,其流程如下：

（1）固體加熱脫水通常要通入                                     。
（2）生成納米級Fe的化學方程式為                                             。
Ⅱ．在不同溫度下，納米級Fe粉與水蒸氣反應的固體產物不同：溫度低于570℃時生成FeO，高于570℃時生成。甲同學用下圖所示裝置進行納米級Fe粉與水蒸氣的反應并驗證固體產物。

（3）B中收集到的氣體是              (填名稱)，C裝置的作用是         。
（4）乙同學為探究實驗結束后試管內的固體物質成分，進行了下列實驗：

乙同學認為該條件下反應的固體產物為FeO。丙同學認為該結論不正確，他的理由是                 (用離子方程式表示)。
（5）丁同學稱取5．60gFe粉，反應一段時間后，停止加熱。將試管內的固體物質在干燥器中冷卻后，稱得質量為6．88g。然后將冷卻后的固體物質與足量FeCl₃溶液充分反應，消耗0．08molFeCl₃。丁同學實驗的固體產物為                       。

Answer 1

（1）干燥的HCl氣體（1分）
（2）FeCl₂+H₂Fe+2HCl（2分）
（3）氫氣（1分）提供反應所需的水蒸氣（1分）
（4）2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺（1分）
（5）Fe₃O₄

試題分析：（1）因為FeCl₂為強酸弱堿鹽，能發生水解反應，所以FeCl₂?nH₂O固體加熱脫水通常要通入干燥的HCl氣體，用來防止FeCl₂的水解。
（2）根據流程圖可以看出，H₂還原FeCl₂得納米級鐵，所以化學方程式為：FeCl₂+H₂Fe+2HCl。
（3）根據氧化還原反應原理，納米級Fe粉與水蒸氣反應生成的氣體為H₂，所以B中收集到的氣體是氫氣；納米級鐵與水蒸氣反應，所以C裝置的作用是提供反應所需的水蒸氣。
（4）加入KSCN溶液，溶液沒有出現紅色，也可能是因為Fe過量，與生成的Fe³⁺反應轉化為Fe²⁺，所以丙同學的理由是：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺。
（5）冷卻后的固體物質與足量FeCl₃溶液充分反應，消耗0．08molFeCl₃，說明Fe過量，根據2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，過量的Fe為：1/2×0.08mol=0.04mol，則生成物中含Fe元素為：5.60g÷56g/mol—0.04mol=0.06mol，生成物含O元素為：（6.88g—5.60g）÷16g/mol=0.08mol，所以生成物中Fe元素與O元素的物質的量之比為：0.06mol：0.08mol=3:4，所以生成物為Fe₃O₄。