Question

目前，铁是使用最广泛的金属之一，已知在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。

应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。

请回答下列的问题。

（1）铁在周期表中的位置是_______

（2）请写出该反应的化学方程式：                                       ；

（3）曾利用铝和铁的氧化物反应原理来焊接钢轨，该反应的化学方程式为            

（4）现有铁和铂组成的合金共a mol，其中Pt的物质的量分数为x，研成粉末状后全部投入含bmol HNO₃的稀溶液中，使其充分反应，且HNO₃的还原产物只有NO。试回答下列问题：

①随HNO₃用量的增加，溶液中的金属离子和残留固体的成分依次有四种情况，请用粒子符号填写下表空白：

	①	②	③	④
溶液中的金属离子		Fe^2+
残留固体成分	Fe、Pt		Pt	Pt

②当x="0.5" ，且溶液中Fe³⁺与Fe²⁺和物质的量相等，在标准状况下共产生112mLNO。

则a =          ，b =             ，

Answer

（1）第四周期，第Ⅷ 族

（2）3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2↑

（3）2Al+Fe2O3Al2O3 + 2Fe （答案合理即给分）

（4） ①

①

②

③

④

溶液中的金属离子

Fe2+

Fe2+

Fe2+Fe3+

Fe3+

残留固体成分

Fe、Pt

Pt

Pt

Pt

②a =0.012，b = 0.02

【解析】试题分析：：（1）Fe的原子序数为26，原子结构中有4个电子层，最外层电子数为2，则位于元素周期表中第四周期，第Ⅷ族，故答案为：第四周期，第Ⅷ族；

（2）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，反应为3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2↑（3）铝和铁的氧化物反应生成氧化铝和Fe，反应为2Al+Fe2O3Al2O3 + 2Fe。（4）①随HNO3用量的增加，硝酸不足，发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金属离子为Fe2+，残留固体成分为Fe、Pt；若硝酸与Fe恰好发生3Fe+8HNO3=3Fe（NO3）2+2NO↑+4H2O，金属离子为Fe2+，残留固体成分为Pt；在上述反应基础上，再加硝酸，发生3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，则金属离子为Fe2+Fe3+，残留固体成分为Pt；若亚铁离子恰好被氧化，则发生3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O，则金属离子为Fe3+，残留固体成分为Pt；②x=0.5，且溶液中Fe3+与Fe2+和物质的量相等，则物质的量均为0.25amol，由电子守恒可知，0.25a×2+0.25a×3=0.112/22.4×（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+0.112/22.4=0.02。