Question

在一定條件下，用普通鐵粉和水蒸氣反應，可以得到鐵的氧化物，該氧化物又可以經(jīng)此反應的逆反應，生成顆粒很細的鐵粉．某�；瘜W小組利用如圖所列裝置進行鐵與水反應的實驗，并利用產(chǎn)物進一步與四氧化三鐵反應制取鐵粉．（裝置中的鐵架臺、鐵夾等必要的夾持儀器在圖中均已略去）
（1）燒瓶A中常加入碎瓷片，其作用是

 

，B中石棉絨的作用

 

，小試管C的作用是

 

．
（2）寫出高溫下Fe與H₂O（g）反應的化學方程式

 

，在一定條件下該反應實際上為可逆反應，本實驗中是如何實現(xiàn)Fe向Fe₃O₄的轉(zhuǎn)變的？試用化學平衡移動原理加以解釋

 

．
（3）反應開始時先點燃----處（填A或B）酒精燈，為了安全，在E管中的反應發(fā)生前，在F出口處必須

 

，E管中的反應開始后，在F出口處應

 

．
（4）檢驗B管中的金Fe³⁺的實驗操作及現(xiàn)象：方法是：停止反應，待B管冷卻后，取其中固體加入

 

，充分反應后

 

．并寫出有關的離子反應方程式

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,性質(zhì)實驗方案的設計

專題：

分析：（1）加熱液體時要防止爆沸；石棉絨具有很大的表面積；小試管C在冰水混合物中，能冷卻水蒸氣；
（2）高溫條件下Fe與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣；增大反應物的濃度平衡正向移動；
（3）先生成水蒸氣把裝置A、B中的空氣排凈，然后Fe與水蒸氣反應，生成的氫氣把裝置D、E中的空氣排凈，再加熱用氫氣還原四氧化三鐵，氫氣最后要點燃處理；
（4）B管中生成Fe₃O₄，加鹽酸溶解，加KSCN溶液，來檢驗三價鐵離子，F(xiàn)e₃O₄與HCl反應生成亞鐵離子和鐵離子．

解答： 解：（1）加熱液體時要防止爆沸，則在燒瓶A中常加入碎瓷片，其目的是防止液體爆沸；石棉絨具有很大的表面積，用作鐵粉的載體，增大鐵粉與水蒸氣的接觸面；小試管C在冰水混合物中，能冷卻水蒸氣，除去多余的水蒸氣；
故答案為：防止液體爆沸；鐵粉的載體，增大鐵粉與水蒸氣的接觸面；冷凝水蒸氣；
（2）高溫條件下Fe與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，其反應的化學方程式為：3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe ₃O₄+4H₂；反應過程中不斷通入水蒸氣，增大反應物的濃度平衡正向移動，生成的氫氣進入E中反應，則生成物減少，平衡正向移動；
故答案為：3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe ₃O₄+4H₂；實驗中不斷通入水蒸氣增大反應物濃度，并移走氫氣減小生成物濃度，從而使反應正向進行；
（3）先生成水蒸氣把裝置A、B中的空氣排凈，所以應該先加入A裝置生成水蒸氣，然后加熱B裝置Fe與水蒸氣反應，生成的氫氣把裝置D、E中的空氣排凈，為了防止氫氣中混有空氣加熱爆炸，所以加熱E前，先檢驗F出口處氫氣的純度，最后氫氣要點燃處理，即在F出口處應點燃氫氣；
故答案為：A；檢驗氫氣的純度；點燃；
（4）B管中生成Fe₃O₄，若檢驗其中的三價鐵離子，應該先加鹽酸溶解形成溶液，然后加KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色，即證明含有Fe³⁺，F(xiàn)e₃O₄與HCl反應生成亞鐵離子和鐵離子，其反應的離子方程式為：Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O；
故答案為：稀鹽酸；加KSCN溶液，溶液變?yōu)檠�紅色，即證明含有Fe³⁺；Fe₃O₄+8H⁺=2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O．

點評：本題主要考查的是鐵以及其化合物的相互轉(zhuǎn)化，側(cè)重于實驗方案設計與評價，題目難度中等，注意把握平衡移動原理的應用和三價鐵離子的檢驗方法．