Question

甲、乙两同学利用如图1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．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）甲同学欲确定反应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一定含

 

，若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是

 

．
（3）甲同学按上述实验方案进行了实验，结果溶液未变红色，原因是加入稀硫酸时发生了反应

 

（用离子方程式表示）．
（4）乙同学另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反应．若按如图2所示的操作，在胶头滴管挤出NaOH溶液的瞬间可观察到生成白色沉淀，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，两同学发现（3）中未变红的溶液变成红色，说明Fe²⁺具有

 

性，因此，实验室中含Fe²⁺的盐溶液必需现用现配制，并且为防止亚铁盐溶液被

 

，往往同时在亚铁盐溶液中加入少量

 

．
（6）乙同学为了获得持久白色的Fe（OH）₂沉淀，准备用如图3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

考点：铁及其化合物的性质实验,制取氢氧化铁、氢氧化亚铁

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：铁和水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气，但也要考虑到可能会有反应不完全的铁粉，所以将所得固体溶于酸后加入硫氰化钾，不一定变红；氢氧化亚铁生成后，容易被氧气氧化为氢氧化铁；为了获得持久白色的Fe（OH）₂沉淀，必须通过蒸馏水煮沸、排除装置中的空气等办法使得氢氧化亚铁生成在一个无氧的环境中．

解答： 解：（1）铁跟水蒸气在高温条件下发生反应：3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄ +4H₂，故答案为：3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄ +4H₂；
（2）反应后硬质试管中固体物质一定有Fe₃O₄，还可能有没反应完全的铁粉，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸后，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一定含Fe₃O₄；若溶液未变红色，是因为固体物质中既含Fe₃O₄又含Fe，溶于盐酸后发生反应Fe+2Fe³⁺═2Fe²⁺，导致Fe³⁺被还原，溶液才未变红色，
故答案为：Fe₃O₄；Fe₃O₄和Fe；
（3）结果溶液未变红色，原因是加入稀硫酸时发生反应：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺； 
（4）溶液B中含Fe²⁺，滴入NaOH溶液后，发生反应：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄，生成Fe（OH）₂是白色沉淀．沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，是典型的Fe（OH）₂被氧化为Fe（OH）₃的现象，反应的化学方程式为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（5）一段时间后，两同学发现（3）中未变红的溶液变成红色，是因为空气中的氧气将Fe²⁺氧化为了Fe³⁺的原因，在此反应中Fe²⁺被氧化，体现还原性．为了防止Fe²⁺被氧化，加铁粉最好，发生反应：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不引入新杂质，
故答案为：还原；氧化；铁粉；
（6）获得不含O₂的蒸馏水的方法是煮沸，简单易操作；反应开始时，要打开止水夹，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，使整个装置不含氧气．在对B试管的出气管排出的氢气验纯之后，关闭止水夹，由于产生的氢气无法排出，试管A中的压强将增大，最终将A试管中生成的FeSO₄溶液压入NaOH溶液中，故Fe（OH）₂在B试管生成，
故答案为：把蒸馏水煮沸；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；B．

点评：本题综合考查了Fe³⁺和Fe²⁺ 的检验、Fe²⁺ 的还原性以及4Fe（OH）₂的制备，综合性较强，但难度适中，是一道非常典型的题目．