Question

19．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并共同解答下列问题：
探究一　设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验（夹持仪器略）．

（1）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）反应前A中投放碎瓷片的目的是防止暴沸．
（3）装置E中的现象是黑色固体变红，右端管壁有水珠．
探究二　设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分．
（4）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸后，将所得溶液分成两份．
①一份滴加几滴KSCN溶液．若溶液变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为A（选填序号，下同）；若溶液未变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为B．
A．一定有Fe₃O₄  B．一定有Fe    C．只有Fe₃O₄   D．只有Fe
②另一份用胶头滴管滴加酸性KMnO₄溶液，若溶液褪色，可以证明溶液中存在Fe²⁺（填离子符号）．
③下列试剂中，不能使Fe³⁺转化为Fe²⁺的是A C D
A．氯气　B．Fe　C．H₂O₂ 　D．稀硝酸　E．Cu．

Answer 1

分析 （1）铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，据此写出反应的化学方程式；
（2）给液体加热时容易发生暴沸现象，加入碎瓷片可防止暴沸；
（3）装置E中氢气还原黑色的氧化铜，反应生成红色的铜单质和水；
（4）①铁离子和KSCN反应生成络合物而使溶液呈血红色，亚铁离子和KSCN不反应；
②据酸性高锰酸钾溶液具有氧化，亚铁离子具有还原性分析；
③据Fe³⁺转化为Fe²⁺得Fe³⁺作氧化剂，分析得应加还原剂．

解答 解：（1）硬质管中铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
故答案为3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
（2）液体加热时容易发生暴沸现象，加入碎瓷片的作用是防止暴沸，故答案为：防止暴沸；
（3）装置E中发生反应为：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，则反应现象是：黑色固体变红，右端管壁有水珠，
故答案为：黑色固体变红，右端管壁有水珠；
（4）①铁离子和KSCN反应生成络合物而使溶液呈血红色，亚铁离子和KSCN不反应，向溶液中加入KSCN溶液呈红色，说明含有四氧化三铁，可能含有Fe；铁离子和Fe反应生成亚铁离子，不变红色说明固体中含有Fe，
故答案为：A；B；
②亚铁离子具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以可以用酸性高锰酸钾溶液检验亚铁离子，故答案为：Fe²⁺；
③使Fe³⁺变为Fe²⁺是化合价降低，得电子，发生还原反应，所以应加还原剂，其中Fe、Cu为还原剂，故答案为：AC．

点评 本题通过铁及其化合物性质考查了探究物质组成、测量物质含量的方法，题目难度中等，注意掌握探究实验的设计方法，明确铁及其化合物性质，试题涉及知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及化学实验、进行计算能力．