Question

17．某研究小組為了探究“鐵與水蒸氣”能否發(fā)生反應(yīng)及反應(yīng)的產(chǎn)物，進(jìn)行了系列實(shí)驗(yàn)．

（1）用圖A所示實(shí)驗(yàn)裝置，在硬質(zhì)玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)”（石棉絨是耐高溫材料，不與水反應(yīng)）．反應(yīng)一段時(shí)間后，有肥皂泡吹起時(shí)，用點(diǎn)燃的火柴靠近肥皂泡，當(dāng)肥皂泡破裂，爆鳴聲時(shí)（填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），說明“鐵與水蒸氣”能夠進(jìn)行反應(yīng)．寫出鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂ ．
（2）為了研究一定時(shí)間內(nèi)鐵粉的轉(zhuǎn)化率，他們?cè)O(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的鐵粉進(jìn)行反應(yīng)，收集并測(cè)量反應(yīng)后生成的氣體體積，計(jì)算出鐵粉的轉(zhuǎn)化率．
①收集并測(cè)量氣體的體積，應(yīng)選擇圖中的C裝置（填裝置編號(hào)）．
②稱取0.24g鐵粉與適量石棉絨混合，然后加熱至無(wú)氣體放出．若室溫下氫氣密度約為0.088g/L，最好選用B規(guī)格的量筒（填字序號(hào)）．
A．100mL         B．200mL          C．500mL          D．1000mL
（3）為了證明反應(yīng)后的固體混合物中含有+3價(jià)的Fe，他們計(jì)劃取出少量混合物于試管中，加入足量的鹽酸，溶解，過濾．向?yàn)V液中滴加KSCN溶液，觀察溶液的顏色．在下表中填寫滴加KSCN溶液后可能觀察到的現(xiàn)象、結(jié)論與解釋（可以不填滿）．

	現(xiàn)象	結(jié)論與解釋
可能①
可能②

Answer 1

分析 （1）爆鳴聲說明有氫氣生成，即可說明“鐵與水蒸氣”能夠進(jìn)行反應(yīng)；鐵在高溫下與水反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)方程式為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂ ；
（2）①M(fèi)收集裝置錯(cuò)誤，導(dǎo)氣管位置錯(cuò)誤，不可以測(cè)量生成氫氣的體積；
②根據(jù)鐵的質(zhì)量求出生成氫氣的質(zhì)量，根據(jù)氫氣的密度求出體積，以此選擇量筒的規(guī)格；
（3）反應(yīng)后的固體中可能含有Fe和Fe₃O₄，溶于酸時(shí)可發(fā)生反應(yīng)：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、Fe₃O₄+8H⁺═2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，由于混合物中Fe的量不確定，可能有兩種情況：一是Fe較少，溶于酸后Fe³⁺有剩余，二是Fe較多，F(xiàn)e³⁺完全被Fe還原為Fe²⁺，所以濾液中加KSCN溶液，可能變紅也可能溶液為淺綠色；

解答 解：（1）鐵與水蒸氣生成氫氣，反應(yīng)一段時(shí)間后，有肥皂泡吹起時(shí)，用點(diǎn)燃的火柴靠近肥皂泡，不純的氫氣在點(diǎn)燃時(shí)會(huì)有爆鳴聲；鐵在高溫下與水反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)方程式為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
，故答案為：肥皂泡破裂，爆鳴聲； 3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂ ；
（2）①排水法收集氣體，量氣裝置的導(dǎo)氣管應(yīng)短進(jìn)長(zhǎng)出，否則不能將水排到量筒中，無(wú)法測(cè)量氣體的體積，
故答案為：C；
②根據(jù)反應(yīng)計(jì)算：
    3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
    3×56g                                 8g
    0.24g                                m（H₂）
m（H₂）=$\frac{0.24g×8g}{3×56g}$=0.0114g
V（H₂）=$\frac{0.0114g}{0.088g/L}$=0.13L
選擇量筒時(shí)，應(yīng)盡量減少誤差，所取量筒規(guī)格與量取體積接近，故應(yīng)選擇規(guī)格為200ml的量筒，故答案為：B；
（3）為了證明反應(yīng)后的固體混合物中含有+3價(jià)的Fe，取出少量混合物于試管中，加入足量的鹽酸，溶解，過濾．向?yàn)V液中滴加KSCN溶液，觀察溶液的顏色變化分析鐵離子的存在，鐵離子遇硫氰酸鉀溶液會(huì)變血紅色；鐵剩余會(huì)在溶液中和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，依據(jù)溶液顏色分析離子存在，血紅色說明一定含三價(jià)鐵離子；淺綠色溶液可能是鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子；

	現(xiàn)象	結(jié)論與解釋
可能①	溶液變?yōu)榧t色	反應(yīng)后的固體混合物中含有+3價(jià)的Fe． 因?yàn)镕e3+遇到KSCN溶液時(shí)變成血紅色．
可能②	溶液仍然為淺綠色	反應(yīng)后的固體混合物中可能含有+3價(jià)的Fe，也可能不含+3價(jià)的Fe；因?yàn)槿绻�鐵粉有剩余，剩余鐵粉會(huì)與Fe3+反應(yīng)，將溶液中Fe3+完全還原為Fe2+．

故答案為：

	現(xiàn)象	結(jié)論與解釋
可能①	溶液變?yōu)榧t色	反應(yīng)后的固體混合物中含有+3價(jià)的Fe． 因?yàn)镕e3+遇到KSCN溶液時(shí)變成血紅色．
可能②	溶液仍然為淺綠色	反應(yīng)后的固體混合物中可能含有+3價(jià)的Fe，也可能不含+3價(jià)的Fe；因?yàn)槿绻�鐵粉有剩余，剩余鐵粉會(huì)與Fe3+反應(yīng)，將溶液中Fe3+完全還原為Fe2+．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，離子檢驗(yàn)方法的應(yīng)用，現(xiàn)象的分析判斷，題目難度不大，易錯(cuò)點(diǎn)為量筒規(guī)格的選擇．