Question

王老師在用酒精噴燈做“鐵與水蒸氣反應(yīng)”后，該校高一化學(xué)研究性小組同學(xué)對(duì)得到的黑色固體物質(zhì)進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

（1）甲同學(xué)認(rèn)為：該黑色固體為四氧化三鐵．請(qǐng)寫出黑色固體溶于稀鹽酸的化學(xué)方程式；
（2）乙同學(xué)提出：根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象甲同學(xué)的觀點(diǎn)不可靠，理由是；
（3）深紅色溶液C放置一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)紅色褪去．關(guān)于溶液褪色的原因，同學(xué)們紛紛猜想：
假設(shè)一：氯水有強(qiáng)氧化性，將溶液中的SCN^-氧化；
假設(shè)二：空氣中有還原性物質(zhì)，將

 

；
假設(shè)三：氯水有極強(qiáng)的氧化性，將

 

；
基于假設(shè)一，為驗(yàn)證合理與否，可選用試劑：濃硫酸、1.0mol?L^-1 HNO₃、1.0mol?L^-1鹽酸、1.0mol?L^-1 NaOH、0．lmol?L^-1 FeC1₃、0．lmol?L^-1  CuSO₄、20%KSCN、蒸餾水．

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象	結(jié)論
取少量褪色后的溶液，		說明假設(shè)一是合理的

（4）乙同學(xué)用酒精燈加熱做鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，也得到了黑色固體，它不能被磁鐵吸引，當(dāng)加入鹽酸溶解該固體時(shí)，溶液呈淺綠色，再滴加KSCN溶液不變色．由此她認(rèn)為生成該固體的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氯化亞鐵、水；
（2）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷得到的產(chǎn)物中應(yīng)含有二價(jià)鐵、和三價(jià)鐵離子，而黑色固體如果為Fe₃O₄和FeO或Fe₃O₄和Fe或Fe₃O₄、FeO和Fe時(shí)都能夠保證溶與鹽酸含有二價(jià)鐵和三價(jià)鐵離子；
（3）顯紅色的是三價(jià)鐵離子與硫氰根離子的絡(luò)合物，三價(jià)鐵具有強(qiáng)的還原性、氯水具有強(qiáng)的氧化性，通過反應(yīng)消耗三價(jià)鐵或者硫氰根離子，據(jù)此解答；
硫氰根離子與三價(jià)鐵離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成血紅色物質(zhì)，如果假設(shè)1成立，則溶液中仍然存在三價(jià)鐵離子，重新加入硫氰根離子，又會(huì)與三價(jià)鐵反應(yīng)顯血紅色，或者再加入三價(jià)鐵離子看溶液是否顯血紅色，證明褪色不是因?yàn)槿齼r(jià)鐵消耗的原因，據(jù)此解答．
（4）依據(jù)鐵與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)得到的黑色固體的性質(zhì)排除三氧化二鐵和四氧化三鐵．

解答： 解：（1）四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氯化亞鐵、水，化學(xué)方程式為：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，
故答案為：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O；
（2）通過上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象只能說明生成的物質(zhì)中同時(shí)含有三價(jià)鐵和二價(jià)鐵，可能的情況有：黑色固體為Fe₃O₄，或者是Fe₃O₄和FeO，或者是Fe₃O₄和Fe，或者是Fe₃O₄、FeO和Fe，幾種情況都有可能；
故答案為：該黑色固體不一定僅僅是Fe₃O₄，當(dāng)黑色固體為Fe₃O₄和FeO或Fe₃O₄和Fe或Fe₃O₄、FeO和Fe時(shí)，也都有上述現(xiàn)象；
（3）顯紅色的是三價(jià)鐵離子與硫氰根離子的絡(luò)合物，三價(jià)鐵具有強(qiáng)的還原性、氯水具有強(qiáng)的氧化性，通過反應(yīng)消耗三價(jià)鐵或者硫氰根離子，所以可能是：氯水有強(qiáng)氧化性，將溶液中的SCN^-氧化；或者是空氣中有還原性物質(zhì)將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺；或者是溶液中的+3價(jià)鐵氧化為更高的價(jià)態(tài)；
故答案為：溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺；溶液中的+3價(jià)鐵氧化為更高的價(jià)態(tài)；
硫氰根離子與三價(jià)鐵離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成血紅色物質(zhì)，如果假設(shè)1成立，則溶液中仍然存在三價(jià)鐵離子，重新加入硫氰根離子，又會(huì)與三價(jià)鐵反應(yīng)顯血紅色，或者再加入三價(jià)鐵離子看溶液是否顯血紅色，證明褪色不是因?yàn)槿齼r(jià)鐵消耗的原因，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象	只答對(duì)其中一方面均可得分
取少量褪色后的溶液，滴加20%KSCN溶液（2分）	如果溶液變紅色（2分）
或取少量褪色后溶液，加入0.1mol?L-1FeCl3溶液	或如果溶液不變紅色

（4）根據(jù)題干可知鐵與水蒸氣反應(yīng)生成的物質(zhì)為黑色固體、且不能被磁鐵吸引，排除三氧化二鐵和四氧化三鐵，當(dāng)加入鹽酸溶解該固體時(shí)，溶液呈淺綠色，再滴加KSCN溶液不變色，說明該物質(zhì)中含有的鐵為二價(jià)鐵，所以鐵與水蒸氣反應(yīng)生成的是氧化亞鐵和氫氣，化學(xué)方程式為：Fe+H₂O=FeO+H₂；
故答案為：Fe+H₂O=FeO+H₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)，明確二價(jià)鐵離子與三價(jià)鐵離子的性質(zhì)及檢驗(yàn)的方法是解題關(guān)鍵，側(cè)重學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)，題目難度中等．