Question

5．鐵是日常生活中用途最廣、用量最大的金屬材料．
（1）檢查此裝置的氣密性的方法是把導管末端插入水中，微熱試管，在導管末端會產生氣泡，停止加熱，導管內會形成一段水柱，而且水柱保持不變，說明裝置氣密性良好．
（2）某實驗小組利用圖1裝置驗證鐵與水蒸氣的反應．
①濕棉花的作用是提供水蒸氣，試管中反應的化學方程式是3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄ +4H₂．
②實驗結束后還有鐵粉剩余，取出少量反應后的固體于試管中，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）某研究性學習小組研究由Fe²⁺制備Fe（OH）₂，設計了如下兩個實驗方案．實驗裝置如圖2（夾持裝置已略去）．
往100mL大試管中加40mL煤油，放入3粒米粒大小的金屬鈉后塞上橡皮塞，通過長頸漏斗加入FeSO₄溶液使煤油的液面至膠塞，夾緊彈簧夾．回答下列問題．
①簡述鈉發生反應的現象有氣泡生成，鈉熔化成小球且在煤油和FeSO₄溶液界面處上下跳動，最終完全溶解．
②寫出鈉與硫酸亞鐵溶液反應的離子方程式2Na+Fe²⁺+2H₂O═Fe（OH）₂↓+2Na⁺+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）連接好裝置后，把導管末端插入水中，微熱試管，根據壓強和導管中水柱的變化判斷；
（2）①濕棉花含有水蒸氣，對反應來說提供了水，鐵在高溫下與水反應生成四氧化三鐵和氫氣，據此分析解答即可；
②產物四氧化三鐵中有+2價的鐵和+3價的鐵，還有可能有過量的鐵；
（3）①鈉的密度大于煤油的密度且和煤油不反應，鈉與水反應生成氫氣；
②鈉與硫酸亞鐵溶液反應，是鈉與水反應生成氫氧化鈉，氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應生成氫氧化亞鐵沉淀．

解答 解：（1）連接好裝置后，把導管末端插入水中，微熱試管，裝置內的氣體受熱膨脹，在導管末端會產生氣泡，停止加熱，導管內會形成一段水柱，而且水柱保持不變，說明裝置氣密性良好，
故答案為：把導管末端插入水中，微熱試管，在導管末端會產生氣泡，停止加熱，導管內會形成一段水柱，而且水柱保持不變，說明裝置氣密性良好；
（2）①因為是鐵和水蒸氣的反應，試管內有鐵粉，所以濕棉花主要是提供水蒸氣；鐵在高溫下與水反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：提供水蒸氣；3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
②鐵和水蒸氣反應，產物為四氧化三鐵和氫氣，加入過量鹽酸，固體完全溶解，必發生反應：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化成二價鐵離子，Fe+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鈉的密度大于煤油的密度且和煤油不反應，所以鈉在煤油中逐漸下沉；鈉的密度小于水的密度，所以在水中會浮在水面上，鈉的熔點較低，所以鈉在水中會熔成小球；鈉和FeSO₄溶液中溶劑反應生成氫氣，所以生成的氫氣推動鈉上浮至煤油層；
故答案為：有氣泡生成，鈉熔化成小球且在煤油和FeSO₄溶液界面處上下跳動，最終完全溶解；
②鈉與硫酸亞鐵溶液反應，是鈉與水反應生成氫氧化鈉，氫氧化鈉與硫酸亞鐵反應，所以反應的離子方程式為2Na+Fe²⁺+2H₂O═Fe（OH）₂↓+2Na⁺+H₂↑，
故答案為：2Na+Fe²⁺+2H₂O═Fe（OH）₂↓+2Na⁺+H₂↑．

點評 本題考查Fe、Na的化學性質、性質實驗方案的設計，把握物質的性質、發生的反應等為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意氧化還原反應的應用，題目難度中等．