Question

【题目】按如图1所示装置进行铁和水蒸气反应的实验．

（1）铁粉与水蒸气反应的化学方程式是：；
（2）为检验生成的气体产物，需从下图选择必要的装置，其正确的连接顺序为（用接口字母表示）a﹣ fgbch ， 描述能验证气体产物的实验现象；
（3）停止反应，待装置冷却后，取出反应过的铁粉混合物，加入过量的稀硫酸充分反应，过滤．简述检验所得滤液中Fe3+的操作方法：；
（4）经检验上述滤液中不含Fe3+ ， 这不能说明铁粉与水蒸气反应所得产物中不含+3价的铁．原因是（用离子方程式说明）：；
（5）某同学利用上述滤液制取白色的Fe（OH）2沉淀，向滤液中加入NaOH溶液后，观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色．
①沉淀由白色变为红褐色的化学方程式是：；
②为了得到白色的Fe（OH）2沉淀，并尽可能使沉淀长时间保持白色，有同学设计如图2所示的装置：通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色．下列说法中正确的是（填序号）．
A．电源中的a为正极，b为负极
B．可以用NaCl溶液作为电解液
C．A、B两端都必须用铁作电极
D．阴极发生的反应是2H++2e﹣═H2↑

Answer 1

【答案】
（1）Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2
（2）黑色的氧化铜变成红色，白色的无水硫酸铜变成蓝色
（3）取少量滤液与试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，证明含有铁离子，否则无铁离子
（4）如果反应后的混合物中含有过量的铁粉，会发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+ ， 铁粉把铁离子全部还原为亚铁离子后滴入KSCN溶液不变红色
（5）4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；ABD
【解析】（1）在高温下，铁粉和水蒸气反应，产物有四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2； 故答案为：Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2；（2）将产生的气体干燥后再与氧化铜反应生成铜单质和水，无水硫酸铜遇水变蓝色，所以实验装置连接顺序为afgbch，能验证气体为氢气的实验现象是黑色的氧化铜变成红色，白色的无水硫酸铜变成蓝色，故答案为：fgbch；黑色的氧化铜变成红色，白色的无水硫酸铜变成蓝色；（3）检验滤液中是否含有Fe3+的简单方法是滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色，若溶液变红色证明含有Fe3+ ， 否则不含；故答案为：取少量滤液与试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，证明含有铁离子，否则无铁离子；（4）反应生成四氧化三铁可以与稀硫酸发生反应Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若铁粉过量，还可以和铁离子反应生成亚铁离子，所以滤液中可能含有铁离子，也可能不含有铁离子；故答案为：如果反应后的混合物中含有过量的铁粉，会发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+ ， 铁粉把铁离子全部还原为亚铁离子后滴入KSCN溶液不变红色；（5）①氢氧化亚铁不稳定接触空气时很快被氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；故答案为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；②要较长时间观察到氢氧化亚铁的白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，利用生成的氢气赶净装置中的氧气，氢气应在下面的电极产生，A．产生氢气的电极应为阴极，所以根据装置图可知，电源中的a为正极，b为负极，故A正确；B．可以用NaCl溶液作为电解液，阴极产生氢氧化钠与阳极产生的亚铁离子生成氢氧化亚铁，故B正确；C．阳极用铁作电极，阴极不一定要用铁作电极，故C错误；D．阴极是氢离子得电子生成氢气，电极反应式是2H++2e﹣═H2↑，故D正确，故选：ABD．
（1）在高温下，铁粉和水蒸气反应，产物有四氧化三铁和氢气；（2）生成的气体产物为氢气，氢气与氧化铜反应生成水，氢气与氧化铜反应之前要干燥，据此检验即可；（3）检验滤液中是否含有Fe3+的简单方法是滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色；（4）反应生成四氧化三铁可以与稀硫酸发生反应Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若铁粉过量，还可以和铁离子反应生成亚铁离子，所以滤液中可能含有铁离子，也可能不含有铁离子；（5）①氢氧化亚铁不稳定接触空气时很快被氧化为氢氧化铁；
②要较长时间观察到氢氧化亚铁的白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，利用生成的氢气赶净装置中的氧气，氢气应在下面的电极产生，据此答题；