Question

【題目】在常溫下，Fe與水并不起反應，但在高溫下，Fe與水蒸氣可發生反應。應用下列裝置，在硬質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”。 請回答該實驗中的問題。

（1）寫出該反應的化學方程式__________________________________________。

（2）玻璃管中石棉絨的作用是__________________________________，圓底燒瓶中盛裝水，燒瓶里應事先放置_________________，其作用是______________。

（3）該同學欲確定反應后硬質試管中固體物質的成分，設計了如下實驗方案：

①待硬質試管冷卻后，取少許其中的固體物質溶于稀硫酸得溶液B；

②取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液變紅色則說明硬質試管中固體物質的成分是_______________________，若溶液未變紅色則說明硬質試管中固體物質的成分是_______________________。

（4）該同學按上述實驗方案進行了實驗，結果溶液未變紅色，原因是___________________（用離子方程式表示）。

（5）該同學馬上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反應。若按圖所示的操作，可觀察到生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的現象，請寫出與上述現象相關的反應的化學方程式_____________________________ ，________________________。

（6）一段時間后，該同學發現（4）中未變紅的溶液變成紅色，說明Fe2+ 具有____性。由此可知，實驗室中含Fe2+的鹽溶液需要現用現配制，并且配制含Fe2+的鹽溶液時應加入少量____________。

Answer 1

【答案】 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 鐵粉的載體，增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積 碎瓷片 防止暴沸 一定有Fe3O4,可能有Fe Fe3O4和Fe Fe+ 2Fe3+= 3Fe2+ FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O= 4Fe(OH)3 還原 鐵粉

【解析】本題考查實驗方案設計與評價，（1）本實驗驗證鐵與水蒸氣反應，此反應方程式為：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2；（2）石棉絨的作用是作鐵粉的載體，增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積；為防止液體的暴沸，因此燒瓶中應事先加入沸石或碎瓷片；（3）②溶液B中滴加KSCN溶液，溶液變紅，說明溶液B中含有Fe3＋，固體物質中一定含有Fe3O4，可能含有少量沒有反應的Fe；如果溶液不變紅，說明溶液中不含Fe3＋，固體物質中一定含有Fe3O4和Fe；（4）Fe3O4與硫酸反應生成Fe3＋和Fe2＋，Fe與Fe3＋發生反應：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；（5）加入NaOH出現白色沉淀，白色沉淀為Fe(OH)2，發生FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2↓＋Na2SO4，迅速轉變成灰綠色，最后變為紅褐色沉淀，因為Fe(OH)2被氧氣氧化成Fe(OH)3，發生的反應方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；（6）（4）中未變紅的溶液變紅，說明Fe2＋被氧氣氧化成Fe3＋，體現Fe2＋的還原性，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋，保存Fe2＋時需要加入少量的鐵粉或鐵屑。