Question

4．鐵是日常生活中用途最廣、用量最大的金屬材料．
（1）常溫下，可用鐵質(zhì)容器盛裝濃硫酸的原因是濃硫酸具有強氧化性，常溫下在鐵表面生成一層致密的氧化膜．
（2）某實驗小組利用如圖裝置驗證鐵與水蒸氣的反應(yīng)．
①濕棉花的作用是提供水蒸氣，試管中反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂．
②實驗結(jié)束后，取出少量反應(yīng)后的固體于試管中，加入過量鹽酸，固體完全溶解，所得溶液中存在的陽離子是b（填序號）．
a．一定有Fe²⁺、H⁺和Fe³⁺             b．一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺
c．一定有Fe²⁺、Fe³⁺，可能有 H⁺       d．一定有Fe³⁺、H⁺，可能有Fe²⁺
（3）另稱取一定量的鐵釘放入足量的濃硫酸中，加熱，充分反應(yīng)后收集氣體．經(jīng)測定氣體中含有SO₂、CO₂和H₂．
①鐵與足量的濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O．
②將672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）收集到的氣體通入足量溴水中，發(fā)生反應(yīng)：
SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，經(jīng)洗滌、干燥得到固體4.66g．由此推知收集到的氣體中SO₂的體積分數(shù)是66.7%．（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）濃硫酸具有強的氧化性，常溫下遇到鐵發(fā)生鈍化；
（2）①鐵與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣；
②產(chǎn)物四氧化三鐵中有+2價的鐵和+3價的鐵，還有可能有過量的鐵；
（3）①鐵與濃硫酸在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水；
②依據(jù)反應(yīng)：SO₂+Br₂+2H₂O═2HBr+H₂SO₄，結(jié)合反應(yīng)BaCl₂+H₂SO₄=BaSO₄+2HCl，利用硫元素的守恒，求出SO₂的體積分數(shù)．

解答 解：（1）濃硫酸具有強的氧化性，常溫下遇到鐵發(fā)生鈍化，在鐵表面生成一層致密的氧化膜，阻止反應(yīng)繼續(xù)進行，所以可用鐵質(zhì)容器盛裝濃硫酸；
故答案為：因為濃硫酸具有強氧化性，常溫下在鐵表面生成一層致密的氧化膜；
（2）①鐵與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，濕棉花能夠為反應(yīng)提供水蒸氣，二者反應(yīng)方程式：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂；
故答案為：提供水蒸氣； 3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂；
  ②鐵和水蒸氣反應(yīng)，產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣，加入過量鹽酸，固體完全溶解，必發(fā)生反應(yīng)：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O，所以所得溶液中存在的陽離子是一定有Fe²⁺、H⁺，四氧化三鐵黑色固體中可能含有過量的鐵，可能將三價鐵離子全部轉(zhuǎn)化成二價鐵離子，F(xiàn)e+2Fe³⁺═3Fe²⁺，所以所得溶液中存在的陽離子是一定有Fe²⁺、H⁺，可能有Fe³⁺，
故答案為：b；
（3）①鐵與濃硫酸在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鐵、二氧化硫和水，化學(xué)方程式：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
②672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）混合氣體的物質(zhì)的量為$\frac{0.672L}{22.4L/mol}$=0.03mol；
SO₂具有還原性，通入足量溴水中，發(fā)生SO₂+Br₂+2H₂O=2HBr+H₂SO₄，然后加入足量BaCl₂溶液，發(fā)生反應(yīng)：BaCl₂+H₂SO₄=BaSO₄+2HCl，所以：
SO₂ ～BaSO₄
1mol 233g
n    4.66g
解得：n=0.02mol；
所以收集到的氣體中SO₂的體積分數(shù)為：$\frac{0.02mol}{0.03mol}$×100%=66.7%；
故答案為：66.7%．

點評 本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)，明確物質(zhì)的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意解答有關(guān)方程式計算時，關(guān)鍵在于把握相關(guān)物質(zhì)量的關(guān)系，題目難度不大．