Question

18．某�；瘜W(xué)甲、乙兩個小組學(xué)生利用下圖所列裝置進行“鐵與水反應(yīng)及相關(guān)性質(zhì)”的實驗．（圖中夾持及尾氣處理裝置均已略去）

（1）燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，碎資片的作用是防暴沸．裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4H₂+Fe₃O₄．
（2）如果要在E處玻璃管處點燃該氣體，則必須對該氣體進行驗純裝置中的現(xiàn)象是黑色變?yōu)樽霞t色，試管口有水珠生成．．
（3）將探究小組分為兩組，按題圖裝置進行對比實驗，甲組用灑精噴燈、乙組用灑精燈加熱，反應(yīng)產(chǎn)物均為黑色粉末（純凈物），兩組分別用產(chǎn)物進行以下實驗．

步驟	操作	甲組現(xiàn)象		乙組現(xiàn)象
1	取黑色粉末加入稀鹽酸	洛解，無氣泡	溶解，無氣泡
2	取少驟1中溶液，滴加酸性KMnO4溶液	紫色褪去	紫色褪去
3	取步驟1中溶液，滴加KSCN溶液	變紅	無現(xiàn)象
4	向步驟3溶液中滴加新制氯水	紅色褪去	先變紅，后褪色

①乙組得到的黑色粉末是FeO．
②甲組步驟1中反應(yīng)的離子方程式為Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O．
③乙組步驟4中，溶液變紅的原因為Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-，F(xiàn)e³⁺+SCN^-=FeSCN²⁺；溶液褪色可能的原因是氯水將SCN^-氧化破壞了；驗證方法為繼續(xù)向溶液中滴入KSCN溶液，溶液變紅即可證明．
（4）其中一組同學(xué)將6g鐵粉加入200mLFe₂（SO₄）₃和CuSO₄的混合溶液中，充分反應(yīng)得到200mL.5mol•L^-1FeSO₄溶液和5.2g固體沉淀物，則原Fe₂（SO₄）₃溶液的物質(zhì)的量濃度為0.1mol/L；將沉淀物過濾后，該組同學(xué)又向清液中滴加稀硝酸，觀察到有NO氣體生成，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為6FeSO₄+8HNO₃=2Fe₂（SO₄）₃+2NO↑+4H₂O+2Fe（NO₃）₃．

Answer 1

分析 A提供水蒸氣，B中水蒸氣與鐵發(fā)生反應(yīng)3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4H₂+Fe₃O₄，C為氫氣的收集裝置，D為干燥裝置，E中氫氣與氧化銅反應(yīng)生成銅和水，
（1）加熱純液體應(yīng)防止暴沸，鐵與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣；
（2）氫氣在點燃時應(yīng)先驗純，氫氣與氧化銅發(fā)生置換反應(yīng)；
（3）乙組加入鹽酸后，在加入KSCN不變紅，說明不含鐵離子；甲組加入鹽酸溶解后，分別加入KSCN變紅，說明含有鐵離子，加入高錳酸鉀褪色，說明含有亞鐵離子；兩組實驗滴加氯水，都出現(xiàn)紅色褪去，可說明氯氣氧化SCN^-；
（4）因氧化性Fe³⁺＞Cu²⁺，則加入鐵粉，先發(fā)生Fe+Fe₂ （SO₄）₃=3FeSO₄，5.2g固體沉淀物一定有銅，則后發(fā)生Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu，然后根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式即可計算；該組同學(xué)又向清液中滴加稀硝酸，觀察到有NO氣體生成，說明硝酸氧化亞鐵離子．

解答 解：（1）加熱純液體時加入碎瓷片，可防止暴沸，鐵與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4H₂+Fe₃O₄，
故答案為：防暴沸；3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4H₂+Fe₃O₄；
（2）氫氣在點燃時應(yīng)先驗純，防止不純的氫氣爆炸，氫氣與氧化銅發(fā)生置換反應(yīng)，可觀察到黑色變?yōu)樽霞t色，且試管口有水珠生成．
故答案為：驗純；黑色變?yōu)樽霞t色，試管口有水珠生成；
（3）①乙組加入鹽酸后，在加入KSCN不變紅，說明不含鐵離子，則生成黑色固體為FeO，故答案為：FeO；
②甲組加入鹽酸溶解后，分別加入KSCN變紅，說明含有鐵離子，加入高錳酸鉀褪色，說明含有亞鐵離子，說明甲組生成Fe₃O₄，加入鹽酸，發(fā)生Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O，
故答案為：Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O；
③乙組步驟4加入氯水，發(fā)生Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-，KSCN與鐵離子發(fā)生Fe³⁺+SCN^-=FeSCN²⁺，兩組實驗滴加氯水，都出現(xiàn)紅色褪去，可說明氯氣氧化SCN^-，如驗證，可繼續(xù)向溶液中滴入KSCN溶液，溶液變紅即可證明，
故答案為：Cl₂+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2Cl^-，F(xiàn)e³⁺+SCN^-=FeSCN²⁺；氯水將SCN^-氧化破壞了；繼續(xù)向溶液中滴入KSCN溶液，溶液變紅即可證明；
（4）溶液中含有Fe²⁺：0.5mol•L^-1×0.2L=0.1mol＜$\frac{6g}{56g/mol}$，
∴6g鐵粉過量，設(shè)反應(yīng)消耗鐵的物質(zhì)的量為x，生成銅的物質(zhì)的量為y，
Fe+Fe₂ （SO₄）₃=3FeSO₄
1mol  1mol      3mol 
xmol  xmol      3xmol  
 Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
1mol 1mol 1mol  1mol
ymol ymol ymol  ymol
可得$\left\{\begin{array}{l}{3x+y=0.1mol}\\{6g-56x+64y=5.2}\end{array}\right.$，
解得x=0.02mol、y=0.04mol，
原溶液中Fe₂（SO₄）₃物質(zhì)的量濃度為$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，
該組同學(xué)又向清液中滴加稀硝酸，觀察到有NO氣體生成，說明硝酸氧化亞鐵離子，方程式為6FeSO₄+8HNO₃=2Fe₂（SO₄）₃+2NO↑+4H₂O+2Fe（NO₃）₃，
故答案為：0.1mol/L；  6FeSO₄+8HNO₃=2Fe₂（SO₄）₃+2NO↑+4H₂O+2Fe（NO₃）₃．

點評 本題考查物質(zhì)的性質(zhì)實驗，側(cè)重考查鐵離子、亞鐵離子的檢驗方法、性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價，為高考常見題型，題目難度中等，試題綜合性較強，注意正確理解、分析題中信息，聯(lián)系所學(xué)的知識進行解答．