Question

【題目】在沒有氧氣存在時，鐵與水幾乎不反應，但高溫下，鐵能與水蒸氣反應。請設計實驗，證明還原鐵粉與水蒸氣能夠發(fā)生反應。

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

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

(3)某同學用如圖所示裝置進行實驗，請幫助該同學完成設計，用下列簡圖畫出未完成的實驗裝置示意圖(鐵架臺可省略，導氣管的形狀可根據(jù)需要選擇)

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(4)停止反應，待裝置冷卻后，取出反應過的還原鐵粉混合物，加入過量的稀硫酸充分反應，過濾。若混和物中既有Fe3+又有Fe2+，則證明該結(jié)論的實驗方法:_________________________________________

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

(6)某同學利用上述濾液制取白色的Fe(OH)2沉淀，向濾液中加入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→紅褐色的化學方程式是：_________________________

Answer 1

【答案】3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 檢驗是否有H2產(chǎn)生，收集氣體進行爆鳴實驗 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，則說明溶液中既有Fe2+又有Fe3+ 如果反應后混合物中的鐵粉過量，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)生了反應的方法主要是檢驗是否有H2產(chǎn)生，收集氣體進行爆鳴實驗；

(3)前面是發(fā)生裝置已經(jīng)設計好，只需要設計驗證裝置，用試管收集產(chǎn)生的氣體，因此用導氣管、水槽、試管或則用U型管、試管，導氣管、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來鑒別，觀察溶液顏色變化，而檢驗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，則說明溶液中既有Fe2+又有Fe3+；

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

(6)沉淀由白色→紅褐色主要是氫氧化亞鐵、氧氣和水反應生成氫氧化鐵。

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

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

(3)前面是發(fā)生裝置已經(jīng)設計好，只需要設計驗證裝置，用試管收集產(chǎn)生的氣體，因此用導氣管、水槽、試管或則用U型管、試管，導氣管、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來鑒別，觀察溶液顏色變化，而檢驗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，則說明溶液中既有Fe2+又有Fe3+；

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

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