Question

【題目】在沒(méi)有氧氣存在時(shí)，鐵與水幾乎不反應(yīng)，但高溫下，鐵能與水蒸氣反應(yīng)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明還原鐵粉與水蒸氣能夠發(fā)生反應(yīng)。

(1)鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式是: __________________________________________

(2)證明還原鐵粉與水蒸氣發(fā)生了反應(yīng)的方法是_________________________________________

(3)某同學(xué)用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)幫助該同學(xué)完成設(shè)計(jì)，用下列簡(jiǎn)圖畫出未完成的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖(鐵架臺(tái)可省略，導(dǎo)氣管的形狀可根據(jù)需要選擇)

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(4)停止反應(yīng)，待裝置冷卻后，取出反應(yīng)過(guò)的還原鐵粉混合物，加入過(guò)量的稀硫酸充分反應(yīng)，過(guò)濾。若混和物中既有Fe3+又有Fe2+，則證明該結(jié)論的實(shí)驗(yàn)方法:_________________________________________

(5)經(jīng)檢驗(yàn)上述濾液中不含Fe3+，這不能說(shuō)明還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)所得產(chǎn)物中不含+3價(jià)的Fe元素。原因是(結(jié)合離子方程式說(shuō)明)___________________________________________

(6)某同學(xué)利用上述濾液制取白色的Fe(OH)2沉淀，向?yàn)V液中加入NaOH溶液后，觀察至生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。沉淀由白色→紅褐色的化學(xué)方程式是：_________________________

Answer 1

【答案】3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 檢驗(yàn)是否有H2產(chǎn)生，收集氣體進(jìn)行爆鳴實(shí)驗(yàn) 各取少量溶液于兩試管中，向其中一試管中滴入幾滴KSCN溶液，向另一試管中加入高錳酸鉀酸性溶液，觀察溶液顏色變化，若前者溶液顏色變紅，后是溶液紫紅色褪去，則說(shuō)明溶液中既有Fe2+又有Fe3+ 如果反應(yīng)后混合物中的鐵粉過(guò)量，鐵粉將溶液中的Fe3+全部還原為Fe2+，即便加KSCN溶液也不變紅色.反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe3+=3Fe2+ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；

【解析】

(1)鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣；

(2)證明還原鐵粉與水蒸氣發(fā)生了反應(yīng)的方法主要是檢驗(yàn)是否有H2產(chǎn)生，收集氣體進(jìn)行爆鳴實(shí)驗(yàn)；

(3)前面是發(fā)生裝置已經(jīng)設(shè)計(jì)好，只需要設(shè)計(jì)驗(yàn)證裝置，用試管收集產(chǎn)生的氣體，因此用導(dǎo)氣管、水槽、試管或則用U型管、試管，導(dǎo)氣管、橡膠塞；

(4)若混和物中既有Fe3+又有Fe2+，證明含有鐵離子一般用KSCN來(lái)鑒別，觀察溶液顏色變化，而檢驗(yàn)鐵離子溶液中含有亞鐵離子，一般加入高錳酸鉀酸性溶液，觀察溶液顏色變化，若前者溶液顏色變紅，后是溶液紫紅色褪去，則說(shuō)明溶液中既有Fe2+又有Fe3+；

(5)經(jīng)檢驗(yàn)上述濾液中不含Fe3+，這不能說(shuō)明還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)所得產(chǎn)物中不含十3價(jià)的Fe元素，主要是鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子；

(6)沉淀由白色→紅褐色主要是氫氧化亞鐵、氧氣和水反應(yīng)生成氫氧化鐵。

(1)鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，其化學(xué)方程式是：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；

(2)證明還原鐵粉與水蒸氣發(fā)生了反應(yīng)的方法主要是檢驗(yàn)是否有H2產(chǎn)生，收集氣體進(jìn)行爆鳴實(shí)驗(yàn)；

(3)前面是發(fā)生裝置已經(jīng)設(shè)計(jì)好，只需要設(shè)計(jì)驗(yàn)證裝置，用試管收集產(chǎn)生的氣體，因此用導(dǎo)氣管、水槽、試管或則用U型管、試管，導(dǎo)氣管、橡膠塞，裝置是；

(4)若混和物中既有Fe3+又有Fe2+，證明含有鐵離子一般用KSCN來(lái)鑒別，觀察溶液顏色變化，而檢驗(yàn)鐵離子溶液中含有亞鐵離子，一般加入高錳酸鉀酸性溶液，觀察溶液顏色變化，若前者溶液顏色變紅，后是溶液紫紅色褪去，則說(shuō)明溶液中既有Fe2+又有Fe3+；

(5)經(jīng)檢驗(yàn)上述濾液中不含Fe3+，這不能說(shuō)明還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)所得產(chǎn)物中不含+3價(jià)的Fe元素，主要是鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子；

(6)沉淀由白色→紅褐色主要是氫氧化亞鐵、氧氣和水反應(yīng)生成氫氧化鐵，故答案為：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。