Question

(17分)某同學(xué)利用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行鐵跟水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),并繼續(xù)研究鐵及其化合物的部分性質(zhì)。

已知:①FeO + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂O②Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ +3 H₂O ③Fe₃O₄ + 8H⁺ = Fe²⁺ +2Fe³⁺ +4 H₂O

請(qǐng)回答下列問題:

（1）硬質(zhì)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為                                       。

（2）該同學(xué)欲確定反應(yīng)一段時(shí)間后硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案:

①待硬質(zhì)試管冷卻后,取少許其中的固體物質(zhì)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(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分是(只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)         ,若溶液未變紅色則說明硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分是(只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)         。

A．一定有Fe₃O₄,可能有Fe               B．只有Fe(OH)₃                        C．一定有Fe₃O₄和Fe

D．一定有Fe(OH)₃,可能有Fe E.只有Fe₃O₄                                                                                         

（3）該同學(xué)按上述實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),結(jié)果溶液未變紅色,原因是                                   

                                     （用離子方程式表示）。

（4）該同學(xué)馬上另取少量溶液B,使其跟NaOH溶液反應(yīng)。若按下圖所示的操作,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(xiàn)象,請(qǐng)寫出與上述現(xiàn)象相關(guān)的反應(yīng)的化學(xué)方程式                                                 。

（5）一段時(shí)間后,該同學(xué)發(fā)現(xiàn)（3）中未變紅的溶液變成紅色,說明Fe²⁺ 具有   性。由此可知,實(shí)驗(yàn)室中含F(xiàn)e²⁺的鹽溶液需現(xiàn)用現(xiàn)配制的原因是                           ，并且配制含F(xiàn)e²⁺的鹽溶液時(shí)應(yīng)加入少量         。

（6）乙同學(xué)為了獲得持久白色的Fe(OH)₂沉淀，準(zhǔn)備用右圖所示裝置，用不含O₂的蒸餾水配制的NaOH溶液與新制的FeSO₄溶液反應(yīng)。獲得不含O₂的蒸餾水的方法是______________。反應(yīng)開始時(shí)，打開止水夾的目的是___________________________________；一段時(shí)間后，關(guān)閉止水夾，在試管_______（填“A”或“B”）中觀察到白色的Fe(OH)₂

 

Answer 1

【答案】

（1）3Fe + 4H₂O(g) 或Fe₃O₄ + 4H₂ (2分)        （2）A,C(2分)

（3）Fe + 2Fe³⁺＝ 3Fe²⁺(2分)(出現(xiàn)此方程式才給分,只寫Fe₃O₄ + 8H⁺＝ Fe²⁺ +2Fe³⁺ +4 H₂O不給分)

（4）FeSO₄ + 2NaOH ＝ Fe(OH)₂↓+ Na₂SO₄ (2分) 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ＝ 4Fe(OH)₃ (2分)

（5）還原（1分）,Fe²⁺易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)（1分）,鐵粉（1分）

(6)把蒸餾水煮沸（1分），利用鐵粉和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣排出試管A、B中的空氣，防止Fe(OH)₂被空氣中氧氣氧化（2分），B（1分）。

【解析】

試題分析：1）硬質(zhì)試管中發(fā)生反應(yīng)是鐵與水蒸氣的反應(yīng)，注意鐵只能生成四氧化三鐵和氫氣，不能寫出三氧化二鐵；

（2）若溶液變紅色則說明溶液中有三價(jià)鐵離子，不能排除溶液中是否有亞鐵離子，所以硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分一定有Fe₃O₄,可能有Fe，若溶液未變紅色則說明溶液中無三價(jià)鐵離子，則一定有過量的鐵把三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵離子，硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分一定有Fe₃O₄和Fe。

（3）說明過量的鐵把三價(jià)鐵還原為二價(jià)鐵，F(xiàn)e + 2Fe³⁺＝ 3Fe²⁺。

（4）生成白色沉淀是氫氧化亞鐵,迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色是氫氧化亞鐵被氧氣氧化為氫氧化鐵, FeSO₄ + 2NaOH ＝ Fe(OH)₂↓+ Na₂SO₄， 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ＝ 4Fe(OH)₃。

（5）未變紅的溶液變成紅色，F(xiàn)e²⁺ 被氧化為三價(jià)鐵離子，說明具有還原性。實(shí)驗(yàn)室中含F(xiàn)e²⁺的鹽溶液需現(xiàn)用現(xiàn)配制的原因是易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)，并且配制含F(xiàn)e²⁺的鹽溶液時(shí)應(yīng)加入少量鐵粉，可以把氧化后的三價(jià)鐵再還原成亞鐵離子。

（6）獲得不含O₂的蒸餾水的方法一般是煮沸溶液，趕走氣體。反應(yīng)開始時(shí)，打開止水夾的目的是利用鐵粉和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣排出試管A、B中的空氣，防止Fe(OH)₂被空氣中氧氣氧化；一段時(shí)間后，關(guān)閉止水夾，A中的氫氣不能排出，在試管內(nèi)使壓強(qiáng)越來越大，把A中的硫酸亞鐵趕入到B中，在B中會(huì)出現(xiàn)白色沉淀Fe(OH)₂。

考點(diǎn)：考查鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)二價(jià)鐵及三價(jià)鐵的方法，氫氧化亞鐵的制備，鐵三角的轉(zhuǎn)化。

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于鐵單質(zhì)及其化合物的轉(zhuǎn)化是高中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，經(jīng)常以離子的檢驗(yàn)、除雜、物質(zhì)的制備等題型出現(xiàn)，比較綜合，考查學(xué)生的綜合思維能力。