Question

某同學(xué)利用如圖1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⁺+3H₂O ③Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O
請回答下列問題：
（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）₃C．一定有Fe₃O₄和Fe
D．一定有Fe（OH）₃，可能有FeE．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)．若按圖2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)備用圖3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

解：（1）鐵在高溫下與水反應(yīng)，鐵表現(xiàn)為還原性，水表現(xiàn)出氧化性，生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)方程式為3Fe+4H₂O（g） Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O（g） Fe₃O₄+4H₂；
（2）鐵和水蒸氣反應(yīng)，產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣，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，一定發(fā)生Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O，取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液變紅色Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，則說明所得溶液中存在的陽離子是一定有Fe³⁺，一定有Fe₃O₄，可能有過量的鐵；若溶液未變紅色，可能含有過量的鐵，將三價(jià)鐵離子全部轉(zhuǎn)化成二價(jià)鐵離子，F(xiàn)e+2Fe³⁺═3Fe²⁺，故答案為：A；C；
（3）鐵和水蒸氣反應(yīng)，產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣，可能有過量的鐵，固體物質(zhì)溶于稀硫酸得溶液B，溶液中過量的鐵可能將三價(jià)鐵離子全部轉(zhuǎn)化成二價(jià)鐵離子，F(xiàn)e+2Fe³⁺═3Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺與KSCN溶液不反應(yīng)，所以，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，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）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，說明含有Fe²⁺離子，綜上分析可知，白色沉淀為氫氧化亞鐵，紅褐色沉淀為氫氧化鐵，所以反應(yīng)為：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案為：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（5）Fe²⁺溶液因?yàn)樗�解和還原性而不易保存，可以加入酸抑制其水解，加入還原性鐵（鐵釘）防止其被氧化，故答案為：還原；Fe²⁺易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)；鐵粉；
（6）加熱時(shí)氣體的溶解度降低，所以，除去蒸餾水中溶解的O₂常采用加熱煮沸的方法；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，使A、B充滿還原性氣體氫氣，可排除試管中的氧氣，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，試管A中生成的FeSO₄溶液壓到試管B，與試管B中的NaOH溶液反應(yīng)，生成Fe（OH）₂沉淀，在試管B中觀察到白色的Fe（OH）₂，
故答案為：把蒸餾水煮沸；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；B．
分析：（1）鐵粉與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣；
（2）產(chǎn)物四氧化三鐵中有+2價(jià)的鐵和+3價(jià)的鐵，還有可能有過量的鐵；過量的鐵，可能將三價(jià)鐵離子全部轉(zhuǎn)化成二價(jià)鐵離子；
（3）Fe²⁺與KSCN溶液不反應(yīng)；
（4）白色沉淀為氫氧化亞鐵，紅褐色沉淀為氫氧化鐵，據(jù)此寫出相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式；
（5）Fe²⁺易被空氣中的氧氣氧化，具有還原性，F(xiàn)e²⁺溶液易水解；
（6）硫酸亞鐵易被氧化而變質(zhì)，應(yīng)排除溶液中的氧氣，可用加熱溶液的方法除去溶解氧；A管中產(chǎn)生的氣體通入B管中排盡AB管中的空氣，使AB充滿還原性氣體氫氣，可防止生成的Fe （OH）₂被氧化；試管B中為NaOH溶液，將A中液體壓到B中與其反應(yīng)．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了鐵與水蒸氣的反應(yīng)以及產(chǎn)物的分析判斷，考查了氫氧化亞鐵的制備，掌握基礎(chǔ)知識(shí)是解答的關(guān)鍵，本題難度不大．