某研究性學(xué)習(xí)小組請你參與“研究鐵與水蒸氣反應(yīng)所得固體物質(zhì)的成分、性質(zhì)及再利用”實驗探究，并回答下列問題：
探究一：設(shè)計如圖1所示裝置進(jìn)行“鐵與水蒸氣反應(yīng)”的實驗（夾持儀器略）。
（1）硬質(zhì)玻璃管 B 中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
3Fe+4H₂O（g）

高溫

Fe₃O₄+4H₂
3Fe+4H₂O（g）

高溫

Fe₃O₄+4H₂
。
（2）裝置 D的作用是
除去H₂中的水蒸氣，防止E的玻璃管破裂
除去H₂中的水蒸氣，防止E的玻璃管破裂
。
探究二：設(shè)計如下實驗方案確定反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管B 中黑色固體的成分（已知酸性KMnO₄溶液能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)）。
（3）待硬質(zhì)玻璃管 B 冷卻后，取少許其中的固體物質(zhì)繼續(xù)進(jìn)行如圖2所示實驗：
①試劑A是
稀硫酸
稀硫酸
，現(xiàn)象2為
酸性KMnO₄溶液褪色
酸性KMnO₄溶液褪色
。
②若現(xiàn)象1中溶液未變血紅色，請從硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分分析可能的原因：
B中固體可能有Fe₃O₄和Fe,Fe將Fe³⁺全部還原為Fe²⁺
B中固體可能有Fe₃O₄和Fe,Fe將Fe³⁺全部還原為Fe²⁺
。
探究三：某學(xué)習(xí)小組設(shè)計用硬質(zhì)玻璃管B中固體制備Fe₃O₄納米材料的流程示意圖如圖3所示：
已知：①濁液B中鐵元素以FeOOH形式存在；
②在操作I中，相同條件下測得Fe₃O₄的產(chǎn)率與R（R=
n
（
+
3
F
e
）
n
（
+
2
F
e
）
）的關(guān)系如圖4所示。
（4）在濾液A轉(zhuǎn)化為濁液B反應(yīng)完成后需再加熱一段時間除去剩余H₂O₂，目的是
加熱使其分解除去，防止其在步驟⑤中繼續(xù)氧化+2價鐵元素
加熱使其分解除去，防止其在步驟⑤中繼續(xù)氧化+2價鐵元素
。
（5）設(shè)濁液B中FeOOH的物質(zhì)的量為amol,濾液A中的鐵元素的物質(zhì)的量為bmol。為使Fe₃O₄的產(chǎn)率最高，則
a
b
=
0.636
0.636
。（填數(shù)值，保留3位有效數(shù)字）

【答案】3Fe+4H₂O（g）

高溫

Fe₃O₄+4H₂；除去H₂中的水蒸氣，防止E的玻璃管破裂；稀硫酸；酸性KMnO₄溶液褪色；B中固體可能有Fe₃O₄和Fe，F(xiàn)e將Fe³⁺全部還原為Fe²⁺；加熱使其分解除去，防止其在步驟⑤中繼續(xù)氧化+2價鐵元素；0.636

【解答】

【點評】

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發(fā)布：2024/5/23 20:38:36組卷：81引用：3難度：0.5

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3．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計不同實驗方案來研究硝酸的性質(zhì)．
（1）甲組同學(xué)設(shè)計如圖裝置來證實稀稍酸與銅反應(yīng)，步驟如下．
A．檢驗50ml針筒的氣密性．
B．抽出活栓，往針筒內(nèi)放入一小塊銅片，把針筒活栓推到底，將針筒下端玻璃管浸入蒸餾水中，抽拉活栓，吸入約10mL蒸餾水，發(fā)現(xiàn)針筒內(nèi)仍有空氣，然后針頭朝上倒放，推活栓，使針頭內(nèi)充滿水．
C．將針筒下端玻璃管浸入濃硝酸中，抽拉活栓，緩緩吸入4mL濃硝酸，將針筒下端套上橡皮管，然后用鐵夾夾住．
回答以下相關(guān)問題：
①一段時間后在針筒內(nèi)觀察到溶液顏色為藍(lán)色，有

色氣體產(chǎn)生．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

．
②反應(yīng)停止后，針筒內(nèi)產(chǎn)生了氣體，要驗證產(chǎn)生的氣體是NO，還需進(jìn)一步進(jìn)行的操作是

．
（2）乙組同學(xué)也用此裝置直接抽取濃硝酸和銅反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)溶液是綠色的，為了探究綠色的原因，乙組同學(xué)又做了三組對比實驗，具體如表：
組 m（Cu）/g 硝酸（過量）溶液顏色
A 1 濃HNO₃（4mL）溶液為綠色
1 稀HNO₃（4mL）溶液為藍(lán)色
B 0.5 濃HNO₃（4mL）溶液為綠色
1 稀HNO₃（4mL）溶液為藍(lán)色
C 2 濃HNO₃（4mL）溶液為綠色
1 稀HNO₃（4mL）溶液為藍(lán)色
根據(jù)乙組同學(xué)三組對比實驗回答問題：
①一種觀點認(rèn)為：這可能是Cu²⁺濃度差異的結(jié)果，你同意這種看法嗎？

（填“同意”或“不同意”），原因是

．結(jié)合表格信息加以闡述）
②另一種觀點認(rèn)為：溶液呈綠色是銅與濃硝酸反應(yīng)時產(chǎn)生的NO₂溶于過量濃硝酸顯黃色，加上和藍(lán)色的硝酸銅溶液混在一起，使溶液呈綠色．為了驗證推斷是否正確，三位同學(xué)分別設(shè)計了三種方案，并進(jìn)行驗證：
方案一：將綠色溶液轉(zhuǎn)移至試管，并給試管加熱片刻，立即看到大量紅棕色氣體產(chǎn)生．認(rèn)為該氣體一定是溶解在溶液中的NO₂，但也有同學(xué)持有異議．請分析原因

．
方案二：用雙氧水和二氧化錳制得氧氣，并把氧氣緩緩?fù)ㄈ刖G色溶液中，觀察溶液顏色變?yōu)樗{(lán)色．請用方程式表示溶液顏色變化的反應(yīng)原理

．
方案三：往藍(lán)色溶液中緩緩?fù)ㄈ隢O₂氣體，溶液顏色變綠色．
③從環(huán)保的角度看，你認(rèn)為三個方案中最好的是哪一個

．

發(fā)布：2024/11/13 8:0:1組卷：7引用：1難度：0.5

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