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_______。
(1)
(2)防止暴沸
(3)黑色固体变红,右端管壁有水珠
(4)稀硫酸 (5)① ②
(6)胶头滴管 酸性KMnO4溶液,溶液褪色
(7)NaOH (8)77.8%
【探究一】(1)Fe与水反应的化学方程式为:
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(2)碎瓷片的作用是防止暴沸。
(3)装置E中发生反应:H2+CuOCu+H2O,现象是:黑色固体变红,右端管壁有水珠。
【探究二】在验证反应后黑色固体的成分时,检验Fe3+,最佳试剂为KSCN溶液;在确定存在Fe3+时,检验Fe2+,可用酸性KMnO4溶液。由于酸性KMnO4溶液与盐酸发生反应,所以在溶解反应后的黑色固体时,不能用盐酸,也不能用硝酸(因为HNO3可氧化Fe2+),可用稀硫酸。
【探究三】由“红棕色固体”知,该物质为Fe2O3,则和NaCl及过量,所以试剂b为NaOH溶液。m(Fe2O3)="32" g,则n(Fe2O3)="0.2" mol,则n(Fe)="0.4" mol,则反应后B装置中铁元素的质量分数为:×100%≈77.8%。