Question

18．在常溫下，F(xiàn)e與水并不起反應，但在高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣可發(fā)生反應． 應用下列裝置，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與水蒸氣的反應實驗”，并收集純凈干燥的氣體．請回答該實驗中的問題．

（1）寫出該反應的化學方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；干燥劑是堿石灰（氯化鈣）（寫名稱）．
（2）圓底燒瓶中盛裝的水，該裝置受熱后的主要作用是提供水蒸氣；燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，其作用是防止暴沸．
（3）試管中收集氣體是H₂（寫化學式），如果要在A處玻璃管處點燃該氣體，則必須對該氣體進行驗純．在虛線框內(nèi)畫出收集該氣體的裝置圖．（限選儀器：試管、玻璃導管、水槽）
（4）反應后得到黑色固體，主要成分是Fe₃O₄，還含有少量Fe和FeO；限選以下試劑：稀HNO₃、稀HCl、KSCN溶液、氯水、CuSO₄溶液；
?設計實驗方案檢驗所得固體中含有Fe₃O₄，寫出實驗步驟和實驗現(xiàn)象取少量固體溶解在鹽酸中，滴加少量KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說明固體中含有Fe₃O₄．?證明固體中含有沒完全反應的Fe取少量固體，加入足量CuSO₄溶液，若有紅色固體生成，說明固體中含有Fe，或取少量固體，加入足量稀HCl溶液，若有無色氣泡生成，說明固體中含有Fe．

Answer 1

分析 實驗目的是驗證鐵與水蒸氣的反應，則圓底燒瓶用于制備水蒸氣，在加熱條件下鐵與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，因不純氫氣燃燒易爆炸，如果要在A處玻璃管處點燃該氣體，必須驗純，檢驗所得固體中含有Fe₃O₄，可加酸溶解，用KSCN檢驗，如檢驗含有鐵，可用硫酸銅溶液或鹽酸檢驗，以此解答該題．

解答 解：（1）鐵與水蒸氣發(fā)生氧化還原反應，生成Fe₃O₄和H₂，方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂，用固體干燥劑干燥氫氣，可用堿石灰或氯化鈣，
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂；堿石灰（氯化鈣）；
（2）因為反應物為水蒸氣與鐵，所以這里加熱的目的就是提供水蒸氣；加熱液體時要防止暴沸，故應加入少量碎瓷片防止暴沸發(fā)生，
故答案為：提供水蒸氣；防止暴沸；
（3）鐵和水蒸氣反應生成氫氣，必須驗純，否則不純氫氣燃燒易爆炸，氫氣密度比空氣小，可用向下排空法收集，如圖，
故答案為：H₂；驗純；；
（4）檢驗所得固體中含有Fe₃O₄，可加酸溶解，用KSCN檢驗，現(xiàn)象是溶液顯血紅色，如檢驗含有鐵，可用硫酸銅溶液或鹽酸檢驗，加入足量CuSO₄溶液，若有紅色固體生成，說明固體中含有Fe，或取少量固體，加入足量稀HCl溶液，若有無色氣泡生成，說明固體中含有Fe，
故答案為：取少量固體溶解在鹽酸中，滴加少量KSCN溶液，若溶液顯血紅色，說明固體中含有Fe₃O₄；?取少量固體，加入足量CuSO₄溶液，若有紅色固體生成，說明固體中含有Fe，或取少量固體，加入足量稀HCl溶液，若有無色氣泡生成，說明固體中含有Fe．

點評 本題考查了物質(zhì)的制備、物質(zhì)成分的探究實驗，題目側重于考查學生的實驗探究能力，注意把握鐵及其化合物的性質(zhì)以及鐵離子的檢驗方法，題目難度不大．