(1)奈米材料一直是人們研究的重要課題,例如奈米級Fe粉表面積大,具有超強的磁*,高效催化*等優良的*質。實驗...
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問題詳情:
(1)奈米材料一直是人們研究的重要課題,例如奈米級Fe粉表面積大,具有超強的磁*,高效催化*等優良的*質。實驗室採用氣相還原法制備奈米級Fe,其流程如圖所示:
① 奈米級Fe和稀鹽*反應的化學方程式為______________。
② 奈米級Fe粉在空氣中易自燃成黑*固體,但是生活中的鐵絲或鐵粉在空氣中加熱也不能燃燒,其原因是_____________________。
③ 如何將FeC12·nH2O固體加熱脫水製得無水FeCl2? ___________。
(2)查閱資料:在不同溫度下,奈米級Fe粉與水蒸氣反應的固體產物不同:溫度低於570℃ 時生成FeO,高於570℃時生成Fe3O4。*同學用如圖*裝置所示進行奈米級Fe粉與水蒸氣反應的實驗。
① 該裝置中奈米級Fe粉與水蒸氣反應的化學方程式是__________。
乙同學用圖乙所示的裝置進行奈米級Fe粉與水蒸氣的反應並驗*產物:
② 裝置C的作用是________________。
③ 乙同學為探究實驗結束後試管內的固體物質成分,進行了下列實驗:
實驗步驟 | 實驗*作 | 實驗現象 |
I | 將反應後得到的黑*粉末X(假定為均勻的),取出少量放入另一試管中,加入少量鹽*,微熱 | 黑*粉末逐漸溶解,溶液呈淺綠*;有少量氣泡產生 |
II | 向實驗I 得到的溶液中滴加幾滴KSCN溶液,振盪 | 溶液沒有出現血紅* |
乙同學認為該條件下反應的固體產物為FeO。*同學認為該結論不正確,他的理由是___________(用離子方程式表示)。
④ 丁同學稱取2.80gFe粉,用乙裝置反應一段時間後,停止加熱。將試管內的固體物質在乾燥器中冷卻後,稱得質量為3.44g。然後將冷卻後的固體物質與足量FeCl3溶液充分反應,消耗FeCl30.04mol。丁同學實驗的固體產物為_________。
【回答】
【*】 (1). Fe+2HCl=FeCl2+H2↑ (2). 奈米級Fe粉與氣體接觸面積大,反應速率快 (3). 在乾燥的HCl氣流中加熱 (4). Fe+H2O(g) FeO+H2 (5). 製取水蒸氣 (6). 2Fe3++Fe===3Fe2+ (7). Fe3O4
【解析】(1)① 奈米級Fe與普通鐵粉,微粒組成一樣,就是鐵與鹽*的反應,Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,② 依據燃燒條件及影響因素分析,奈米級Fe粉在空氣中易自燃成黑*固是因為奈米級Fe粉與氣體接觸面積大,反應速率快。③因亞鐵離子易被氧化及水解,所以,FeC12·nH2O固體加熱脫水製得無水FeCl2應乾燥的HCl氣流中加熱。
(2)①在不同溫度下,奈米級Fe粉與水蒸氣反應的固體產物不同:溫度低於570℃ 時生成FeO,高於570℃時生成Fe3O4。*同學用如圖*裝置酒精燈加熱溫低於570℃,則化學方程式是:Fe+H2O(g) FeO+H2, ②為奈米級Fe粉與水蒸氣發生反應提供水蒸氣,③黑*粉末逐漸溶解,溶液呈淺綠*;有少量氣泡產生,說明原固體中存在鐵粉,鐵粉也能將三價鐵還原為亞鐵,再滴加幾滴KSCN溶液,溶液也會沒有出現血紅*,2Fe3++Fe===3Fe2+。④冷卻後的固體物質與足量FeCl 3 溶液充分反應,消耗0.08molFeCl 3 ,說明Fe過量,根據2Fe 3+ +Fe=3Fe 2+ ,過量的Fe為:1/2×0.04mol=0.02mol,則生成物中含Fe元素為:2.80g÷56g/mol—0.02mol=0.03mol,生成物含O元素為:(3.44g—2.80g)÷16g/mol=0.04mol,所以生成物中Fe元素與O元素的物質的量之比為:0.03mol:0.04mol=3:4,所以生成物為Fe 3 O 4 。
知識點:金屬元素的單質及其化合物
題型:綜合題
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