Question

甲、乙兩同學(xué)利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行鐵跟水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，并繼續(xù)研究鐵及其化合物的部分性質(zhì)．請回答下列問題．
（1）硬質(zhì)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）甲同學(xué)欲確定反應(yīng)后硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：
①待硬質(zhì)試管冷卻后，取少許其中的固體物質(zhì)溶于稀硫酸得溶液B；
②取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液變紅色則說明硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分一定含

 

，若溶液未變紅色則說明硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分是

 

．
（3）甲同學(xué)按上述實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果溶液未變紅色，原因是加入稀硫酸時(shí)發(fā)生了反應(yīng)

 

（用離子方程式表示）．
（4）乙同學(xué)另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反應(yīng)．若按如圖2所示的操作，在膠頭滴管擠出NaOH溶液的瞬間可觀察到生成白色沉淀，沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的現(xiàn)象，請寫出與上述現(xiàn)象相關(guān)的反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（5）一段時(shí)間后，兩同學(xué)發(fā)現(xiàn)（3）中未變紅的溶液變成紅色，說明Fe²⁺具有

 

性，因此，實(shí)驗(yàn)室中含F(xiàn)e²⁺的鹽溶液必需現(xiàn)用現(xiàn)配制，并且為防止亞鐵鹽溶液被

 

，往往同時(shí)在亞鐵鹽溶液中加入少量

 

．
（6）乙同學(xué)為了獲得持久白色的Fe（OH）₂沉淀，準(zhǔn)備用如圖3所示裝置，用不含O₂的蒸餾水配制的NaOH溶液與新制的FeSO₄溶液反應(yīng)．獲得不含O₂的蒸餾水的方法是

 

．反應(yīng)開始時(shí)，打開止水夾的目的是

 

；一段時(shí)間后，關(guān)閉止水夾，在試管

 

（填“A”或“B”）中觀察到白色的Fe（OH）₂

Answer 1

考點(diǎn)：鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),制取氫氧化鐵、氫氧化亞鐵

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：鐵和水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，但也要考慮到可能會(huì)有反應(yīng)不完全的鐵粉，所以將所得固體溶于酸后加入硫氰化鉀，不一定變紅；氫氧化亞鐵生成后，容易被氧氣氧化為氫氧化鐵；為了獲得持久白色的Fe（OH）₂沉淀，必須通過蒸餾水煮沸、排除裝置中的空氣等辦法使得氫氧化亞鐵生成在一個(gè)無氧的環(huán)境中．

解答： 解：（1）鐵跟水蒸氣在高溫條件下發(fā)生反應(yīng)：3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄ +4H₂，故答案為：3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄ +4H₂；
（2）反應(yīng)后硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)一定有Fe₃O₄，還可能有沒反應(yīng)完全的鐵粉，取少許其中的固體物質(zhì)溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，若溶液變紅色則說明硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分一定含F(xiàn)e₃O₄；若溶液未變紅色，是因?yàn)楣腆w物質(zhì)中既含F(xiàn)e₃O₄又含F(xiàn)e，溶于鹽酸后發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe³⁺═2Fe²⁺，導(dǎo)致Fe³⁺被還原，溶液才未變紅色，
故答案為：Fe₃O₄；Fe₃O₄和Fe；
（3）結(jié)果溶液未變紅色，原因是加入稀硫酸時(shí)發(fā)生反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺； 
（4）溶液B中含F(xiàn)e²⁺，滴入NaOH溶液后，發(fā)生反應(yīng)：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄，生成Fe（OH）₂是白色沉淀．沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，是典型的Fe（OH）₂被氧化為Fe（OH）₃的現(xiàn)象，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案為：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（5）一段時(shí)間后，兩同學(xué)發(fā)現(xiàn)（3）中未變紅的溶液變成紅色，是因?yàn)榭諝庵械难鯕鈱�Fe²⁺氧化為了Fe³⁺的原因，在此反應(yīng)中Fe²⁺被氧化，體現(xiàn)還原性．為了防止Fe²⁺被氧化，加鐵粉最好，發(fā)生反應(yīng)：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不引入新雜質(zhì)，
故答案為：還原；氧化；鐵粉；
（6）獲得不含O₂的蒸餾水的方法是煮沸，簡單易操作；反應(yīng)開始時(shí)，要打開止水夾，利用鐵粉和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣排出試管A、B中的空氣，使整個(gè)裝置不含氧氣．在對B試管的出氣管排出的氫氣驗(yàn)純之后，關(guān)閉止水夾，由于產(chǎn)生的氫氣無法排出，試管A中的壓強(qiáng)將增大，最終將A試管中生成的FeSO₄溶液壓入NaOH溶液中，故Fe（OH）₂在B試管生成，
故答案為：把蒸餾水煮沸；利用鐵粉和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣排出試管A、B中的空氣，防止Fe（OH）₂ 被空氣中氧氣氧化；B．

點(diǎn)評：本題綜合考查了Fe³⁺和Fe²⁺ 的檢驗(yàn)、Fe²⁺ 的還原性以及4Fe（OH）₂的制備，綜合性較強(qiáng)，但難度適中，是一道非常典型的題目．