Question

2．在沒(méi)有氧氣存在時(shí)，鐵與水幾乎不反應(yīng)，但高溫下，鐵能與水蒸氣反應(yīng)．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明還原鐵粉與水蒸氣能夠發(fā)生反應(yīng)．
（1）鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式是：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑
（2）證明還原鐵粉與水蒸氣發(fā)生了反應(yīng)的方法是檢驗(yàn)是否有H₂產(chǎn)生
（3）某同學(xué)用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)幫助該同學(xué)完成設(shè)計(jì)，用下列簡(jiǎn)圖畫出未完成的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（鐵架臺(tái)可省略，導(dǎo)氣管的形狀可根據(jù)需要選擇）

（4）停止反應(yīng)，待裝置冷卻后，取出反應(yīng)過(guò)的還原鐵粉混合物，加入過(guò)量的稀硫酸充分反應(yīng)，過(guò)濾．若混合物中既有Fe²⁺又有Fe³⁺，則證明方法是：各取少量溶液于兩試管中，向其中一試管中滴入幾滴KSCN溶液，向另一試管中加入高錳酸鉀酸性溶液，觀察溶液顏色變化，若前者溶液顏色變紅，后是溶液紫紅色褪去，則說(shuō)明溶液中既有Fe²⁺又有Fe³⁺．
（5）經(jīng)檢驗(yàn)上述濾液中不含F(xiàn)e³⁺，這不能說(shuō)明還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)所得產(chǎn)物中不含+3價(jià)的Fe元素．原因是（用離子方程式說(shuō)明）如果反應(yīng)后混合物中的鐵粉過(guò)量，鐵粉將溶液中的Fe³⁺全部還原為Fe²⁺，即便加KSCN溶液也不變紅色．反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．
（6）某同學(xué)利用上述濾液制取白色的Fe（OH）₂沉淀，向?yàn)V液中加入NaOH溶液后，觀察到生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色．
①沉淀由白色→紅褐色的化學(xué)方程式是：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃．
②為了得到白色的Fe（OH）₂沉淀，并盡可能長(zhǎng)時(shí)間保持其白色，可采取的措施有多種，請(qǐng)寫出其中的一種．第一種：用一只容器較大針孔較細(xì)的注射器吸取濾液后再吸入NaOH溶液，然后倒置2～3次；
第二種：向?yàn)V液中加入植物油，使濾液與空氣隔絕，然后再將滴管伸入水溶液中滴加氫氧化鈉溶液；
第三種：向熱的硫酸亞鐵溶液中滴加熱的氫氧化鈉溶液，減少溶液中氧氣的含量．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)現(xiàn)象判斷產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣；
（2）證明鐵和水蒸氣反應(yīng)的方法可以根據(jù)固體的性質(zhì)驗(yàn)證分析，也可以依據(jù)生成的氣體為氫氣；
（3）氫氣的密度比空氣的小，且不溶于水；
（4）Fe³⁺使KSCN溶液變紅，F(xiàn)e²⁺使高錳酸鉀酸性溶液褪色；
（5）鐵粉將溶液中的Fe³⁺全部還原為Fe²⁺；
（6）①氧氣能將Fe（OH）₂沉淀氧化為氫氧化鐵；
②Fe（OH）₂沉淀易被氧氣氧化，應(yīng)除掉溶液中的氧氣和隔絕空氣．

解答 解：（1）鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂↑，故答案為：3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂↑；
（2）證明還原鐵粉與水蒸氣發(fā)生了反應(yīng)的方法是收集氣體進(jìn)行爆鳴實(shí)驗(yàn)，證明鐵發(fā)生了反應(yīng)，故答案為：檢驗(yàn)是否有H₂產(chǎn)生；
（3）氫氣的密度比空氣的小，且不溶于水，實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，故答案為：；
（4）Fe³⁺使KSCN溶液變紅，F(xiàn)e²⁺使高錳酸鉀酸性溶液褪色，故答案為：各取少量溶液于兩試管中，向其中一試管中滴入幾滴KSCN溶液，向另一試管中加入高錳酸鉀酸性溶液，觀察溶液顏色變化，若前者溶液顏色變紅，后是溶液紫紅色褪去，則說(shuō)明溶液中既有Fe²⁺又有Fe³⁺；
（5）鐵粉將溶液中的Fe³⁺全部還原為Fe²⁺，即便加KSCN溶液也不變紅色，故答案為：如果反應(yīng)后混合物中的鐵粉過(guò)量，鐵粉將溶液中的Fe³⁺全部還原為Fe²⁺，即便加KSCN溶液也不變紅色．反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（6）①氧氣能將Fe（OH）₂沉淀氧化為氫氧化鐵，化學(xué)方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃，故答案為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；
②Fe（OH）₂沉淀易被氧氣氧化，應(yīng)除掉溶液中的氧氣和隔絕空氣，故答案為：第一種：用一只容器較大針孔較細(xì)的注射器吸取濾液后再吸入NaOH溶液，然后倒置2～3次；
第二種：向?yàn)V液中加入植物油，使濾液與空氣隔絕，然后再將滴管伸入水溶液中滴加氫氧化鈉溶液；
第三種：向熱的硫酸亞鐵溶液中滴加熱的氫氧化鈉溶液，減少溶液中氧氣的含量．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，題目難度不大，注意Fe²⁺與Fe³⁺的轉(zhuǎn)化．