Question

7．某校化學(xué)小組學(xué)生利用如圖1所列裝置進(jìn)行“鐵與水蒸氣反應(yīng)”的實驗，并利用產(chǎn)物進(jìn)一步制取FeCl₃•6H₂O 晶體．（圖中夾持及尾氣處理裝置均已略去）

（1）裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+H₂
（2）裝置E中的現(xiàn)象是黑色的粉末變成紫紅色，管壁產(chǎn)生水珠
（3）停止反應(yīng)，待B管冷卻后，取其中的固體，加入過量稀鹽酸充分反應(yīng)，過濾．寫出可能發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)化學(xué)方程式：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+2FeCl₃=3FeCl₂
（4）該小組學(xué)生利用上述濾液制取FeCl₃•6H₂O晶體，設(shè)計流程如圖2：

①步驟I中通入Cl₂的作用是將Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
②簡述檢驗濾液中Fe³⁺的操作方法取少量濾液，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變紅色
③步驟II從FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶體的主要操作包括：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．

Answer 1

分析 A中圓度燒瓶在加熱條件下可提供水蒸氣，B在加熱條件下，鐵與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，氫氣經(jīng)干燥，在C中用向下排空法可收集到氫氣，D為干燥裝置，在加熱條件下氫氣與氧化銅反應(yīng)生成銅和水，可用KSCN檢驗鐵離子，可用KSCN檢驗鐵離子，以此解答該題．
（1）鐵與水蒸氣高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）裝置E中紅色的氧化鐵被氫氣還原成黑色的鐵，同時有水珠生成； 
（3）B在加熱條件下，鐵與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，停止反應(yīng)，待B管冷卻后，取其中的固體，固體的成分可能為四氧化三鐵、鐵．在固體中加入過量稀鹽酸就是四氧化三鐵、鐵和鹽酸之間的反應(yīng)；
（4）濾液中有FeCl₃、FeCl₂，通入氯氣將FeCl₂氧化成FeCl₃，再將FeCl₃稀溶液進(jìn)行加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾即得FeCl₃•6H₂O晶體．
①根據(jù)流程結(jié)合氯氣的強(qiáng)氧化性分析氯氣的作用；
②根據(jù)三價鐵的檢驗方法加KSCN溶液，觀察是否變紅；
③由FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶體需加熱濃縮、冷卻晶體，過濾．

解答 解：（1）裝置B中鐵粉與水蒸氣在高溫下發(fā)生反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+H₂；
（2）裝置B鐵與水蒸氣反應(yīng)生成的氫氣，經(jīng)堿石灰干燥后加入裝置E，氧化銅與氫氣加熱發(fā)生反應(yīng)生成了銅和水，所以反應(yīng)的現(xiàn)象為：黑色的粉末變成紫紅色，管壁產(chǎn)生水珠，故答案為：黑色的粉末變成紫紅色，管壁產(chǎn)生水珠；
（3）在固體中加入過量稀鹽酸就是四氧化三鐵、鐵和鹽酸之間的反應(yīng)，其方程式：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，故答案為：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+2FeCl₃=3FeCl₂；
（4）①因為氯氣具有強(qiáng)氧化性，所以能將二價鐵離子氧化為三價鐵離子，故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
②檢驗三價鐵用KSCN溶液，觀察是否變紅，故答案為：取少量濾液，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變紅色；
③由FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶體需加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾，故答案為：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾．

點評 本題考查了鐵及其化合物的性質(zhì)實驗，題目難度不大，注意掌握鐵與水蒸氣反應(yīng)原理，試題側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計、操作能力．