Question

【題目】某同學(xué)利用下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行鐵跟水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，并繼續(xù)研究鐵及其化合物的部分性質(zhì)。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）硬質(zhì)試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________ ；

（2）該同學(xué)欲確定反應(yīng)后硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案：

①待硬質(zhì)試管冷卻后，取少許其中的固體物質(zhì)溶于稀硫酸得溶液B；

②取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液變紅色則說(shuō)明硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分是______，若溶液未變紅色則說(shuō)明硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分是___________________________；

（3）該同學(xué)按上述實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果溶液未變紅色，原因是：__________（用離子方程式表示）；

（4）該同學(xué)馬上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反應(yīng)。若按如圖所示的操作，可觀察到生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的現(xiàn)象，請(qǐng)寫(xiě)出與上述現(xiàn)象相關(guān)的反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____________________ , _______________________；

（5）一段時(shí)間后，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)（3）中未變紅的溶液變成紅色，說(shuō)明Fe2+ 具有_______性；由此可知，實(shí)驗(yàn)室中FeSO4溶液要臨時(shí)配制并加少量鐵粉的原因是___________________。

Answer 1

【答案】 3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2 一定有Fe3O4，可能有Fe Fe3O4和Fe Fe + 2Fe3+＝3Fe2+ FeSO4 + 2NaOH ＝ Fe(OH)2↓+ Na2SO4 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝ 4Fe(OH)3 還原 Fe2+ 易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)

【解析】（1）硬質(zhì)試管中發(fā)生的反應(yīng)是還原鐵粉與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)，反應(yīng)中生成Fe3O4和H2，化學(xué)方程式為：3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2。

（2）反應(yīng)后硬質(zhì)試管中的固體物質(zhì)中一定含有Fe3O4，可能含有未完全反應(yīng)的Fe，向固體中加入稀硫酸，一定發(fā)生的反應(yīng)有：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，可能發(fā)生的反應(yīng)有：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+。現(xiàn)向少量溶液B中滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，則說(shuō)明溶液中含有Fe3+，則原固體混合物中可能不含Fe，也可能含有少量的Fe；若溶液未變紅色則說(shuō)明溶液中不含有Fe3+，則加入稀硫酸后溶液中一定發(fā)生了、Fe+2Fe3+=3Fe2+，故原混合固體中一定含有Fe。故答案為：一定有Fe3O4，可能有Fe；Fe3O4和Fe。

（3）溶液未變紅色是因?yàn)樵�混合固體中含有Fe單質(zhì)，Fe將Fe3+還原為Fe2+，從而溶液中不含有Fe3+，對(duì)應(yīng)的離子方程式為Fe + 2Fe3+＝3Fe2+。

（4）溶液B與NaOH溶液反應(yīng)，觀察到生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，可知開(kāi)始生成Fe(OH)2，然后被氧化為Fe(OH)3，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeSO4 + 2NaOH ＝ Fe(OH)2↓+ Na2SO4、4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝ 4Fe(OH)3。

（5）（3）中未變紅的溶液變成紅色，說(shuō)明溶液中的Fe2+被氧化為Fe3+，則Fe2+具有還原性，易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)，因此實(shí)驗(yàn)室中FeSO4溶液要臨時(shí)配制并加少量鐵粉，加Fe的目的就是將氧化生成的Fe3+還原為Fe2+，發(fā)生的反應(yīng)為Fe + 2Fe3+＝3Fe2+，故答案為：還原、Fe2+ 易被空氣中的氧化而變質(zhì)。