Question

15．在常溫下，F(xiàn)e與水并不起反應(yīng)，但在高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣可發(fā)生反應(yīng)，用如圖1裝置，在硬質(zhì)玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱并通入水蒸氣，就可以完成高溫下Fe與水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答該實(shí)驗(yàn)中的問題．

（1）寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂，8.4g鐵粉參加此反應(yīng)，轉(zhuǎn)移電子為0.4mol
（2）玻璃管中石棉絨的作用是鐵粉的載體，增大與水蒸氣接觸面積
（3）圓底燒杯中盛裝的是水，該裝置受熱后的主要作用是為實(shí)驗(yàn)提供水蒸氣
（4）某學(xué)習(xí)小組欲探究反應(yīng)后的硬質(zhì)玻璃管中固體物質(zhì)中是否有過量的鐵，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)
①待硬質(zhì)玻璃管冷卻后，取少量其中的固體物質(zhì)溶于稀硫酸的溶液A．
②分別取少量溶液A置于兩支試管中．
    甲同學(xué)向一支試管中按如圖2所示的操作加入氫氧化鈉溶液，若只觀察到生成白色沉淀變成灰綠色，最后變成紅褐色的現(xiàn)象，則能（填“能”或“不能”）說明有過量的鐵，寫出白色沉淀最終變成紅褐色沉淀的化學(xué)方程式（OH） ₂+O₂+2H₂O（g）=Fe（OH） ₃
   乙同學(xué)向另一支試管中滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，則不能（填“能”或“不能”）說明有過量的鐵，若溶液未變紅色，則能（填“能”或“不能”）說明有過量的鐵，其未變紅色的原因是Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺（用離子方程式表示）

Answer 1

分析 （1）Fe與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵與氫氣；計(jì)算Fe的物質(zhì)的量，根據(jù)方程式計(jì)算生成氫氣物質(zhì)的量，結(jié)合H元素化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量；
（2）作為鐵粉的載體，增大與水蒸氣接觸面積；
（3）為實(shí)驗(yàn)提供水蒸氣；
（4）加入氫氧化鈉溶液只觀察到生成白色沉淀變成灰綠色，最后變成紅褐色的現(xiàn)象，說明溶液A中含有硫酸亞鐵，沒有硫酸鐵，生成的氫氧化亞鐵沉淀被氧化為氫氧化鐵；
向另一支試管中滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，說明溶液中含有鐵離子，不能說明Fe粉過量，若溶液未變紅色，說明溶液中沒有鐵離子，過量的Fe與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子．

解答 解：（1）Fe與水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵與氫氣，反應(yīng)方程式為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂，F(xiàn)e的物質(zhì)的量為$\frac{8.4g}{56g/mol}$=0.15mol，根據(jù)方程式可知生成氫氣物質(zhì)的量為0.15mol×$\frac{4}{3}$=0.2mol，結(jié)合H元素化合價(jià)變化可知轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為0.2mol×2=0.4mol，
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂；0.4；
（2）玻璃管中石棉絨的作用是：作為鐵粉的載體，增大與水蒸氣接觸面積，有利于充分反應(yīng)，
故答案為：鐵粉的載體，增大與水蒸氣接觸面積；
（3）G加入后生成水蒸氣，為實(shí)驗(yàn)提供水蒸氣，
故答案為：為實(shí)驗(yàn)提供水蒸氣；
（4）四氧化三鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、硫酸鐵，A溶液中加入氫氧化鈉溶液只觀察到生成白色沉淀變成灰綠色，最后變成紅褐色的現(xiàn)象，說明溶液A中含有硫酸亞鐵，沒有硫酸鐵，過量的Fe與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，能說明有過量的鐵，生成的氫氧化亞鐵沉淀被氧化為氫氧化鐵，反應(yīng)離子方程式為：4Fe（OH） ₂+O₂+2H₂O（g）=Fe（OH） ₃，
向另一支試管中滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，說明溶液中含有鐵離子，不能說明有過量的鐵，若溶液未變紅色，說明溶液中沒有鐵離子，過量的Fe與鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，反應(yīng)離子方程式為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案為：能；（OH） ₂+O₂+2H₂O（g）=Fe（OH） ₃；不能；能；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，熟練掌握元素化合物性質(zhì)、明確實(shí)驗(yàn)原理，題目難度不大．