Question

8．某校化學(xué)小組學(xué)生利用圖所列裝置進行“鐵與水反應(yīng)”的相關(guān)實驗，并利用產(chǎn)物進一步制取FeCl₃•6H₂O晶體．（圖1中夾持及尾氣處理裝置均已略去）

（1）裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）裝置E中的現(xiàn)象是紅色的粉末變成黑色，管壁產(chǎn)生水珠．
（3）有同學(xué)為了研究一定時間內(nèi)鐵粉的轉(zhuǎn)化率，他在上述裝置后邊連接了圖2所示裝置，為了計算鐵粉的轉(zhuǎn)化率，下列①③④數(shù)據(jù)是必需測量的（填序號）．
①反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量         ②D反應(yīng)后的質(zhì)量
③E反應(yīng)前后的質(zhì)量          ④F中收集的氣體體積（標況）
（4）為了證明反應(yīng)后的固體混合物中含有+3價的Fe，反應(yīng)停止后取出B中混合物于試管中，加入足量的鹽酸，溶解，過濾．取濾液少許滴加KSCN溶液，觀察溶液的顏色．若觀察到溶液變紅，得出的結(jié)論是含有Fe³⁺（填寫序號，下同）；若觀察到溶液不變紅，得出的結(jié)論是不含有Fe³⁺．
（5）該小組學(xué)生利用上述濾液制取FeCl₃•6H₂O晶體，設(shè)計流程如下：

步驟I中通入Cl₂的作用是將濾液中含有的Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
步驟Ⅱ的主要操作有加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 由圖可知，A提供水蒸氣，B中發(fā)生3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，生成氫氣具有可燃性，點燃時需要驗純，D中堿石灰干燥氫氣，E中氫氣還原CuO，結(jié)合鐵離子遇KSCN溶液為血紅色來解答．
（1）鐵與水蒸氣高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）裝置E中紅色的氧化鐵被氫氣還原成黑色的鐵，同時有水珠生成；  
（3）轉(zhuǎn)化率=$\frac{物質(zhì)轉(zhuǎn)化量}{物質(zhì)起始量}×100%$，計算鐵粉的轉(zhuǎn)化率，需要反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量和反應(yīng)的鐵粉，反應(yīng)的鐵粉可以通過生成的氫氣計算；
（4）根據(jù)鐵離子遇KSCN溶液為血紅色；
（5）①根據(jù)流程結(jié)合氯氣的強氧化性分析氯氣的作用；
②由FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶體需加熱濃縮、冷卻晶體，過濾．

解答 解：（1）裝置B中鐵粉與水蒸氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）裝置B鐵與水蒸氣反應(yīng)生成的氫氣，經(jīng)堿石灰干燥后加入裝置E，氧化鐵與氫氣加熱發(fā)生反應(yīng)生成了鐵和水，所以反應(yīng)的現(xiàn)象為：紅色的粉末變成黑色，管壁產(chǎn)生水珠；
故答案為：紅色的粉末變成黑色，管壁產(chǎn)生水珠；
（3）轉(zhuǎn)化率=$\frac{物質(zhì)轉(zhuǎn)化量}{物質(zhì)起始量}×100%$，計算鐵粉的轉(zhuǎn)化率，需要反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量和反應(yīng)的鐵粉，反應(yīng)的鐵粉可以通過生成的氫氣計算，生成的氫氣一部分與氧化銅反應(yīng)，可以通過E反應(yīng)前后的質(zhì)量計算，另一部分收集在量筒中，故需要測量F中收集的氣體體積（標況）；
故答案為：①③④；
（4）為了證明反應(yīng)后的固體混合物中含有+3價的Fe，反應(yīng)停止后取出B中混合物于試管中，加入足量的鹽酸，溶解，過濾．取濾液少許滴加KSCN溶液，觀察溶液的顏色．若觀察到溶液變紅，說明混合物中含有Fe³⁺，若觀察到溶液不變紅，說明不含有Fe³⁺；
故答案為：含有Fe³⁺；不含有Fe³⁺；
（5）①因為氯氣具有強氧化性，所以能將二價鐵離子氧化為三價鐵離子，2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案為：將濾液中含有的Fe²⁺氧化成Fe³⁺；  
②由FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶體需加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，
故答案為：加熱濃縮；冷卻結(jié)晶；過濾．

點評 本題考查了鐵及其化合物的性質(zhì)實驗，題目難度中等，注意掌握鐵與水蒸氣反應(yīng)原理，試題側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴謹?shù)膶嶒炘O(shè)計、操作能力．