Question

1．某同學(xué)利用圖所示的實(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)．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）硬質(zhì)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）該同學(xué)欲確定硬質(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：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，試猜想該溶液中可能含有的金屬陽(yáng)離子．
猜想1：該溶液中可能含有Fe²⁺；
猜想2：該溶液中可能含有Fe³⁺；
猜想3：該溶液中可能含有Fe²⁺和Fe³⁺；
現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室有以下藥品：NaOH溶液、KMnO₄溶液、HNO₃溶液、KSCN溶液、VC粉末并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)溶液中可能含有的Fe²⁺和Fe³⁺，請(qǐng)完成下表．

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期的現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：取1-2mL上述溶液于試管甲中，向里面再滴入幾滴KSCN溶液，振蕩	有溶液變血紅色現(xiàn)象，則證明有Fe3+，若無(wú)該現(xiàn)象，則證明不含F(xiàn)e3+．
步驟2：另取1-2mL上述溶液于試管乙中，向里面再滴入幾滴KMnO4溶液，振蕩	有KMnO4溶液紫色褪去現(xiàn)象，則證明有Fe2+，若無(wú)該現(xiàn)象，則證明不含F(xiàn)e2+．
步驟3：綜合步驟1.2	得出結(jié)論

Answer 1

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）硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分為：四氧化三鐵，還有可能有過(guò)量的鐵；與硫酸反應(yīng)：四氧化三鐵生成+2價(jià)的鐵和+3價(jià)的鐵，而過(guò)量的鐵能將三價(jià)鐵離子全部或部分轉(zhuǎn)化成二價(jià)鐵離子；
（3）Fe²⁺與Fe³⁺的檢驗(yàn)．

解答 解：（1）鐵在高溫下與水反應(yīng)，生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)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）鐵和水蒸氣反應(yīng)，產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣，冷卻后硬質(zhì)試管中含有四氧化三鐵，也可能有未反應(yīng)完的鐵單質(zhì)，取少許該固體物質(zhì)溶于稀硫酸，一定發(fā)生Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O，也可能發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，猜想該溶液中可能含有的金屬陽(yáng)離子為：Fe²⁺；Fe³⁺；Fe²⁺和Fe³⁺；
Fe³⁺遇KSCN溶液變?yōu)榧t色，F(xiàn)e²⁺有還原性，可以是酸性高錳酸鉀褪色，
取少量溶液滴加KSCN溶液，若溶液變紅色Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，則說(shuō)明所得溶液中存在陽(yáng)離子Fe³⁺；若溶液未變紅色，則溶液中不含有2Fe³⁺；
取少量溶液滴加KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液紫色褪去，則證明所得溶液中存在陽(yáng)離有Fe²⁺，若無(wú)該現(xiàn)象，則該溶液中不含有不含F(xiàn)e²⁺；
故答案為：Fe²⁺；Fe³⁺；Fe²⁺和Fe³⁺；

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期的現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：取1-2mL上述溶液于試管甲中，向里面再滴入幾滴 KSCN溶液，振蕩	有 溶液變血紅色現(xiàn)象，則證明有Fe3+，若無(wú)該現(xiàn)象，則證明不含F(xiàn)e3+．
步驟2：另取1-2mL上述溶液于試管乙中，向里面再滴入幾滴 KMnO4溶液，振蕩	有 KMnO4溶液紫色褪去現(xiàn)象，則證明有Fe2+，若無(wú)該現(xiàn)象，則證明不含F(xiàn)e2+．
步驟3：綜合步驟1.2	得出結(jié)論

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了鐵與水蒸氣的反應(yīng)，進(jìn)而對(duì)其產(chǎn)物進(jìn)行分析，綜合考查了Fe³⁺和Fe²⁺的檢驗(yàn)，本題難度不大，注意Fe³⁺和Fe²⁺的轉(zhuǎn)化．