Question

【題目】某同學利用下圖的實驗裝置進行鐵跟水蒸氣反應的實驗，并繼續研究鐵及其化合物的部分性質。

請回答下列問題：

(1)圖中濕棉花的作用是____________；硬質試管中發生反應的化學方程式為__________ 。

(2)該同學推測反應后硬質試管中固體物質的成分有兩種可能性：ⅰ只有Fe3O4 ，ⅱFe3O4和Fe都有；并設計了如下實驗方案驗證：

①待硬質試管冷卻后，將固體磨碎后，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，溶液未變紅色，則說明硬質試管中固體物質的成分是____。溶液未變紅色的主要原因是：______（用離子方程式表示）。

(3)該同學馬上另取少量溶液B于試管中，按下圖所示的操作，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，請寫出上述白色沉淀變成紅褐色的化學方程式：_______。

(4)該同學向②的溶液中加入幾滴氯水溶液變成紅色，說明Fe2+具有______性。

Answer 1

【答案】提供水蒸氣 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 Fe3O4和Fe 2Fe3++Fe=3Fe2+ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 還原

【解析】

(1)硬質試管中中鐵與濕棉花加熱產生的水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣；

(2)KSCN溶液遇Fe3+變紅色，溶液未變紅色，不變紅色說明無Fe3+，鐵單質能將+3價的Fe3+還原成+2價的Fe2+；

(3)溶液B中滴入NaOH溶液時，生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，說明溶液中含有Fe2+，首先生成Fe(OH)2白色沉淀，Fe(OH)2會被氧化產生紅褐色的Fe(OH)3；

(4)向②的溶液中加入氯水，溶液變為紅色，說明Fe2+被氯水氧化為Fe3+，Fe3+與SCN-反應產生紅色物質。

(1)濕棉花上有水分，加熱會產生水蒸氣，與硬質試管中鐵在高溫下發生反應產生Fe3O4和H2，反應的方程式為：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2；

(2)①待硬質試管冷卻后，將固體磨碎，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，溶液未變紅色，則說明硬質試管中固體物質的成分是Fe3O4和Fe，溶液未變紅色的主要原因是鐵單質能將+3價的Fe3+還原成+2價的Fe2+，反應的離子方程為：Fe+2Fe3+=3Fe2+；

(3)向用硫酸溶解反應得到的固體后的溶液B中滴入NaOH溶液時，生成的白色沉淀，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，該反應為FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；

(4)向②的溶液中加入氯水，溶液變為紅色，說明Fe2+與氯水作用產生了Fe3+，Fe3+與SCN-反應產生紅色物質，Fe元素由+2價變為+3價，化合價升高，失去電子，被氧化，因此Fe2+表現還原性。