Question

13．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)．
請(qǐng)回答下列問題．
（1）硬質(zhì)試管中固體的成分中：一定含有Fe₃O₄，還可能含有Fe．（均填“化學(xué)式”）
（2）硬質(zhì)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
（3）該同學(xué)欲確定反應(yīng)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，若溶液未變紅色則說明硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分是Fe₃O₄和Fe（填寫“化學(xué)式”）．
（4）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：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺（用離子方程式表示）．
（5）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(qǐng)寫出最后變?yōu)榧t褐色的反應(yīng)方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；
（6）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⁺具有還原性．由此可知，由此可知，實(shí)驗(yàn)室中含F(xiàn)e²⁺的鹽溶液現(xiàn)用現(xiàn)配制的原因是Fe²⁺易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)；
并且配制含F(xiàn)e²⁺的鹽溶液時(shí)應(yīng)加入少量鐵粉．

Answer 1

分析 （1）硬質(zhì)試管中中鐵與水蒸氣反應(yīng)會(huì)生成四氧化三鐵和氫氣，固體成分為四氧化三鐵，可能含有鐵；
（2）硬質(zhì)試管中中鐵與水蒸氣反應(yīng)會(huì)生成四氧化三鐵和氫氣分析判斷；
（3）KSCN溶液溶液變紅色，說明有三價(jià)鐵離子；溶液未變紅色，說明無三價(jià)鐵離子；
（4）鐵單質(zhì)能將三價(jià)鐵離子還原成二價(jià)鐵離子；
（5）滴入NaOH溶液時(shí)，生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色；
（6）鐵單質(zhì)能將三價(jià)鐵離子還原成二價(jià)鐵離子，F(xiàn)e²⁺具有還原性，F(xiàn)e²⁺易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)，F(xiàn)e²⁺溶液易水解．

解答 解：（1）硬質(zhì)試管中固體的成分中：一定含有Fe₃O₄，可能含有Fe，
故答案為：Fe₃O₄，F(xiàn)e；
（2）鐵與水蒸氣反應(yīng)會(huì)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；
（3）KSCN溶液溶液變紅色，說明有三價(jià)鐵離子，說明硬質(zhì)試管中固體一定有Fe₃O₄，可能有Fe；KSCN溶液未變紅色，說明無三價(jià)鐵離子，一定有Fe₃O₄和Fe，
故答案為：Fe₃O₄和Fe；
（4）鐵單質(zhì)能將三價(jià)鐵離子還原成三價(jià)鐵離子離子方程式，F(xiàn)e+2Fe³⁺=3Fe²⁺，故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（5）滴入NaOH溶液時(shí)，生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，該反應(yīng)為FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；
（6）鐵單質(zhì)能將三價(jià)鐵離子還原成二價(jià)鐵離子，F(xiàn)e²⁺具有還原性，F(xiàn)e²⁺易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)，F(xiàn)e²⁺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．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，題目難度中等，注意三價(jià)鐵離子與二價(jià)鐵離子的轉(zhuǎn)化、Fe³⁺和Fe²⁺ 的檢驗(yàn)、Fe²⁺ 的還原性以及Fe（OH）₃的制備，綜合性較強(qiáng)，但難度適中，是一道非常典型的題目．