Question

(17分)某同学利用下图所示的实验装置进行铁跟水蒸气反应的实验,并继续研究铁及其化合物的部分性质。

已知:①FeO + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂O②Fe₂O₃ + 6H⁺ = 2Fe³⁺ +3 H₂O ③Fe₃O₄ + 8H⁺ = Fe²⁺ +2Fe³⁺ +4 H₂O

请回答下列问题:

（1）硬质试管中发生反应的化学方程式为                                       。

（2）该同学欲确定反应一段时间后硬质试管中固体物质的成分,设计了如下实验方案:

①待硬质试管冷却后,取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B;

②取少量溶液B滴加KSCN溶液,若溶液变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意)         ,若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意)         。

A．一定有Fe₃O₄,可能有Fe               B．只有Fe(OH)₃                        C．一定有Fe₃O₄和Fe

D．一定有Fe(OH)₃,可能有Fe E.只有Fe₃O₄                                                                                         

（3）该同学按上述实验方案进行了实验,结果溶液未变红色,原因是                                   

                                     （用离子方程式表示）。

（4）该同学马上另取少量溶液B,使其跟NaOH溶液反应。若按下图所示的操作,可观察到生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象,请写出与上述现象相关的反应的化学方程式                                                 。

（5）一段时间后,该同学发现（3）中未变红的溶液变成红色,说明Fe²⁺ 具有   性。由此可知,实验室中含Fe²⁺的盐溶液需现用现配制的原因是                           ，并且配制含Fe²⁺的盐溶液时应加入少量         。

（6）乙同学为了获得持久白色的Fe(OH)₂沉淀，准备用右图所示装置，用不含O₂的蒸馏水配制的NaOH溶液与新制的FeSO₄溶液反应。获得不含O₂的蒸馏水的方法是______________。反应开始时，打开止水夹的目的是___________________________________；一段时间后，关闭止水夹，在试管_______（填“A”或“B”）中观察到白色的Fe(OH)₂

 

Answer 1

【答案】

（1）3Fe + 4H₂O(g) 或Fe₃O₄ + 4H₂ (2分)        （2）A,C(2分)

（3）Fe + 2Fe³⁺＝ 3Fe²⁺(2分)(出现此方程式才给分,只写Fe₃O₄ + 8H⁺＝ Fe²⁺ +2Fe³⁺ +4 H₂O不给分)

（4）FeSO₄ + 2NaOH ＝ Fe(OH)₂↓+ Na₂SO₄ (2分) 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ＝ 4Fe(OH)₃ (2分)

（5）还原（1分）,Fe²⁺易被空气中的氧气氧化而变质（1分）,铁粉（1分）

(6)把蒸馏水煮沸（1分），利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气，防止Fe(OH)₂被空气中氧气氧化（2分），B（1分）。

【解析】

试题分析：1）硬质试管中发生反应是铁与水蒸气的反应，注意铁只能生成四氧化三铁和氢气，不能写出三氧化二铁；

（2）若溶液变红色则说明溶液中有三价铁离子，不能排除溶液中是否有亚铁离子，所以硬质试管中固体物质的成分一定有Fe₃O₄,可能有Fe，若溶液未变红色则说明溶液中无三价铁离子，则一定有过量的铁把三价铁还原为二价铁离子，硬质试管中固体物质的成分一定有Fe₃O₄和Fe。

（3）说明过量的铁把三价铁还原为二价铁，Fe + 2Fe³⁺＝ 3Fe²⁺。

（4）生成白色沉淀是氢氧化亚铁,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色是氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁, FeSO₄ + 2NaOH ＝ Fe(OH)₂↓+ Na₂SO₄， 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O ＝ 4Fe(OH)₃。

（5）未变红的溶液变成红色，Fe²⁺ 被氧化为三价铁离子，说明具有还原性。实验室中含Fe²⁺的盐溶液需现用现配制的原因是易被空气中的氧气氧化而变质，并且配制含Fe²⁺的盐溶液时应加入少量铁粉，可以把氧化后的三价铁再还原成亚铁离子。

（6）获得不含O₂的蒸馏水的方法一般是煮沸溶液，赶走气体。反应开始时，打开止水夹的目的是利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气，防止Fe(OH)₂被空气中氧气氧化；一段时间后，关闭止水夹，A中的氢气不能排出，在试管内使压强越来越大，把A中的硫酸亚铁赶入到B中，在B中会出现白色沉淀Fe(OH)₂。

考点：考查铁与水蒸气反应的实验，检验二价铁及三价铁的方法，氢氧化亚铁的制备，铁三角的转化。

点评：对于铁单质及其化合物的转化是高中的重点和难点，经常以离子的检验、除杂、物质的制备等题型出现，比较综合，考查学生的综合思维能力。