《2024年步步高大一轮复习讲义高中化学人教版》

二、铁与水反应实验探究
3. 如图所示的装置可实现铁和水蒸气的反应。

(1)加热湿棉花的目的是__________________________________________。
(2)写出还原铁粉处发生反应的化学方程式：_________________________________________。
(3)B处酒精灯上网罩的作用是__________________________，实验开始时，应先点燃 （填“A”或“B”）酒精灯，目的是__________________________________。
(4)将产生的气体导入肥皂液中的目的是_______________________________________。

答案：
(1)提供水蒸气，使之与还原铁粉在高温下发生反应
(2)3Fe + 4H₂O(g)$\stackrel{高温}{=\!=\!=}$Fe₃O₄ + 4H₂
(3)集中火焰，产生高温 A 用水蒸气排尽装置中的空气
(4)收集气体

三、铁与硫酸、硝酸反应的复杂性
4. 铁除了能与盐酸反应外，还能与硫酸、硝酸发生反应。请从温度、浓度对反应影响的视角，分析将少量铁片分别放入足量硫酸或硝酸中发生反应的情况。
(1)浓酸常温条件下：______________________________。
(2)浓酸加热条件下：______________________________________。
化学方程式：___________________________________________________。
(3)与稀酸的反应：___________________________；________________________________。
(4)拓展延伸：思考过量铁粉与两种酸反应的情况。
___________________________________________________________________

答案：
(1)常温下，铁在冷的浓硫酸或冷的浓硝酸中钝化，未看到铁片明显的溶解
(2)加热时，铁能溶于浓硫酸或浓硝酸，生成 Fe³⁺和 SO₂或 Fe³⁺和 NO₂ 2Fe + 6H₂SO₄(浓)$\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}$Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂↑ + 6H₂O、Fe + 6HNO₃(浓)$\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}$Fe(NO₃)₃ + 3NO₂↑ + 3H₂O
(3)铁与稀硝酸反应生成 Fe³⁺和 NO：Fe + 4HNO₃(稀) = Fe(NO₃)₃ + NO↑ + 2H₂O 铁与稀硫酸反应生成 Fe²⁺和 H₂：Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂↑
(4)过量铁粉与浓酸在加热条件下的反应：①与浓硫酸：Fe + 2H₂SO₄(浓)$\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}$FeSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O②与浓硝酸：Fe + 4HNO₃(浓)$\stackrel{\triangle}{=\!=\!=}$Fe(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O过量铁粉与稀酸的反应：①与稀硫酸：Fe + H₂SO₄(稀) = FeSO₄ + H₂↑②与稀硝酸：3Fe + 8HNO₃(稀) = 3Fe(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O

四、铁的氧化物组成分析
5. 准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO₂全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，计算该氧化物的化学式：____________  。

答案： 5. FeO

6. 有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L⁻¹盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl₂，恰好使其中的Fe²⁺全部转变为Fe³⁺，则该样品的化学式可能为 ____________________。

答案： 6. Fe₅O₇解析 n(HCl)=0.14 L×5.0 mol·L⁻¹ = 0.7 mol，由氧化物和盐酸反应生成水可知，氧化物中含有 n(O)=0.5n(HCl)=0.35 mol，所得溶液还能吸收 0.025 mol Cl₂，恰好使其中的 Fe²⁺全部转变为 Fe³⁺，反应后所得溶液为 FeCl₃，因 n(Cl⁻)=0.7 mol + 0.025 mol×2 = 0.75 mol，则 n(Fe³⁺)=$\frac{1}{3}$n(Cl⁻)=0.25 mol，所以氧化物中 n(Fe)：n(O)=0.25：0.35 = 5：7，所以化学式为 Fe₅O₇。