Question

【題目】某同學利用下圖所示的實驗裝置進行鐵跟水蒸氣反應的實驗，并繼續研究鐵及其化合物的部分性質。

請回答下列問題：

（1）硬質試管中發生反應的化學方程式為____________________________ ；

（2）該同學欲確定反應后硬質試管中固體物質的成分，設計了如下實驗方案：

①待硬質試管冷卻后，取少許其中的固體物質溶于稀硫酸得溶液B；

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

（3）該同學按上述實驗方案進行了實驗，結果溶液未變紅色，原因是：__________（用離子方程式表示）；

（4）該同學馬上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反應。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象，請寫出與上述現象相關的反應的化學方程式：_____________________ , _______________________；

（5）一段時間后，該同學發現（3）中未變紅的溶液變成紅色，說明Fe2+ 具有_______性；由此可知，實驗室中FeSO4溶液要臨時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

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

（2）反應后硬質試管中的固體物質中一定含有Fe3O4，可能含有未完全反應的Fe，向固體中加入稀硫酸，一定發生的反應有：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，可能發生的反應有：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+。現向少量溶液B中滴加KSCN溶液，若溶液變紅色，則說明溶液中含有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明溶液中不含有Fe3+，則加入稀硫酸后溶液中一定發生了、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）溶液未變紅色是因為原混合固體中含有Fe單質，Fe將Fe3+還原為Fe2+，從而溶液中不含有Fe3+，對應的離子方程式為Fe + 2Fe3+＝3Fe2+。

（4）溶液B與NaOH溶液反應，觀察到生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，可知開始生成Fe(OH)2，然后被氧化為Fe(OH)3，對應的化學方程式為：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，因此實驗室中FeSO4溶液要臨時配制并加少量鐵粉，加Fe的目的就是將氧化生成的Fe3+還原為Fe2+，發生的反應為Fe + 2Fe3+＝3Fe2+，故答案為：還原、Fe2+ 易被空氣中的氧化而變質。