Question

【題目】目前，鐵是使用最廣泛的金屬之一，已知在高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣可發(fā)生反應．應用如圖裝置，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(xiàn)有鐵和鉑組成的合金共a mol，其中Pt的物質的量分數(shù)為x，研成粉末狀后全部投入含b mol HNO3的稀溶液中，使其充分反應，且HNO3的還原產(chǎn)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(chǎn)生112mL NO．則a= ， b= ．

Answer 1

【答案】
（1）第四周期,第Ⅷ族
（2）3Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2↑
（3）2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe
（4）Fe2+； Fe2+Fe3+； Fe3+； Fe2+；0.012；0.02
【解析】解：（1）Fe的原子序數(shù)為26，原子結構中有4個電子層，最外層電子數(shù)為2，則位于元素周期表中第四周期，第Ⅷ族，所以答案是：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↑，所以答案是：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+Fe2O3 Al2O3+2Fe，所以答案是：2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe；（4）①隨HNO3用量的增加，硝酸不足，發(fā)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(fā)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(fā)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(fā)生3Fe2++4H++NO3﹣=3Fe3++NO↑+2H2O，則金屬離子為Fe3+，殘留固體成分為Pt；

所以答案是：

	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

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= ×（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+ =0.02，

所以答案是：0.012；0.02．