Question

8．某�；瘜W(xué)小組學(xué)生利用圖所列裝置進(jìn)行“鐵與水反應(yīng)”的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并利用產(chǎn)物進(jìn)一步制取FeCl₃•6H₂O晶體．（圖1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（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）裝置E中的現(xiàn)象是紅色的粉末變成黑色，管壁產(chǎn)生水珠．
（3）有同學(xué)為了研究一定時(shí)間內(nèi)鐵粉的轉(zhuǎn)化率，他在上述裝置后邊連接了圖2所示裝置，為了計(jì)算鐵粉的轉(zhuǎn)化率，下列①③④數(shù)據(jù)是必需測(cè)量的（填序號(hào)）．
①反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量         ②D反應(yīng)后的質(zhì)量
③E反應(yīng)前后的質(zhì)量          ④F中收集的氣體體積（標(biāo)況）
（4）為了證明反應(yīng)后的固體混合物中含有+3價(jià)的Fe，反應(yīng)停止后取出B中混合物于試管中，加入足量的鹽酸，溶解，過(guò)濾．取濾液少許滴加KSCN溶液，觀察溶液的顏色．若觀察到溶液變紅，得出的結(jié)論是含有Fe³⁺（填寫(xiě)序號(hào)，下同）；若觀察到溶液不變紅，得出的結(jié)論是不含有Fe³⁺．
（5）該小組學(xué)生利用上述濾液制取FeCl₃•6H₂O晶體，設(shè)計(jì)流程如下：

步驟I中通入Cl₂的作用是將濾液中含有的Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
步驟Ⅱ的主要操作有加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．

Answer 1

分析 由圖可知，A提供水蒸氣，B中發(fā)生3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，生成氫氣具有可燃性，點(diǎn)燃時(shí)需要驗(yàn)純，D中堿石灰干燥氫氣，E中氫氣還原CuO，結(jié)合鐵離子遇KSCN溶液為血紅色來(lái)解答．
（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(xiě)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(shí)有水珠生成；  
（3）轉(zhuǎn)化率=$\frac{物質(zhì)轉(zhuǎn)化量}{物質(zhì)起始量}×100%$，計(jì)算鐵粉的轉(zhuǎn)化率，需要反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量和反應(yīng)的鐵粉，反應(yīng)的鐵粉可以通過(guò)生成的氫氣計(jì)算；
（4）根據(jù)鐵離子遇KSCN溶液為血紅色；
（5）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由FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶體需加熱濃縮、冷卻晶體，過(guò)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（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（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，氧化鐵與氫氣加熱發(fā)生反應(yīng)生成了鐵和水，所以反應(yīng)的現(xiàn)象為：紅色的粉末變成黑色，管壁產(chǎn)生水珠；
故答案為：紅色的粉末變成黑色，管壁產(chǎn)生水珠；
（3）轉(zhuǎn)化率=$\frac{物質(zhì)轉(zhuǎn)化量}{物質(zhì)起始量}×100%$，計(jì)算鐵粉的轉(zhuǎn)化率，需要反應(yīng)前鐵粉的質(zhì)量和反應(yīng)的鐵粉，反應(yīng)的鐵粉可以通過(guò)生成的氫氣計(jì)算，生成的氫氣一部分與氧化銅反應(yīng)，可以通過(guò)E反應(yīng)前后的質(zhì)量計(jì)算，另一部分收集在量筒中，故需要測(cè)量F中收集的氣體體積（標(biāo)況）；
故答案為：①③④；
（4）為了證明反應(yīng)后的固體混合物中含有+3價(jià)的Fe，反應(yīng)停止后取出B中混合物于試管中，加入足量的鹽酸，溶解，過(guò)濾．取濾液少許滴加KSCN溶液，觀察溶液的顏色．若觀察到溶液變紅，說(shuō)明混合物中含有Fe³⁺，若觀察到溶液不變紅，說(shuō)明不含有Fe³⁺；
故答案為：含有Fe³⁺；不含有Fe³⁺；
（5）①因?yàn)槁葰饩哂袕?qiáng)氧化性，所以能將二價(jià)鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案為：將濾液中含有的Fe²⁺氧化成Fe³⁺；  
②由FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶體需加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾，
故答案為：加熱濃縮；冷卻結(jié)晶；過(guò)濾．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，題目難度中等，注意掌握鐵與水蒸氣反應(yīng)原理，試題側(cè)重對(duì)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?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作能力．