Question

18．某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl₃•6H₂O晶体．（图中夹持及尾气处理装置均己略去）

（1）装置B中发生反应的化学方程式是3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+H₂．
（2）装置E中的现象是黑色的粉末变成紫红色，管壁产生水珠．
（3）停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤．简述检验滤液中Fe³⁺的操作方法：取少量滤液，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色．
（4）该小组学生利用上述滤液制取FeCl₃•6H₂O晶体，设计流程如图：滤液$→_{Ⅰ}^{Cl_{2}}$FeCl₃溶液$\stackrel{Ⅱ}{→}$FeCl₃•6H₂O晶体
①步骤Ⅰ中通入Cl₂的作用是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
②该流程中需保持盐酸过量，主要原因是Fe³⁺+3H₂O Fe（OH）₃+3H⁺，过量盐酸抑制FeCl₃水解（结合离子方程式简要说明）．

Answer 1

分析 （1）铁与水蒸气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）装置E中红色的氧化铁被氢气还原成黑色的铁，同时有水珠生成；
（3）根据三价铁的检验方法加KSCN溶液，观察是否变红；
（4）①根据流程结合氯气的强氧化性分析氯气的作用；
②由FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶体需加热浓缩、冷却晶体，过滤；
③由于铁离子易水解，应在酸溶液中加热浓缩，主要是抑制三价铁的水解．

解答 解：（1）装置B中铁粉与水蒸气在高温下发生反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+H₂；
（2）装置B铁与水蒸气反应生成的氢气，经碱石灰干燥后加入装置E，氧化铜与氢气加热发生反应生成了铜和水，所以反应的现象为：黑色的粉末变成紫红色，管壁产生水珠，故答案为：黑色的粉末变成紫红色，管壁产生水珠；
（3）检验三价铁用KSCN溶液，观察是否变红，故答案为：取少量滤液，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色；
（4）①因为氯气具有强氧化性，所以能将二价铁离子氧化为三价铁离子，故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
②由于铁离子易水解，水解方程式为：Fe³⁺+3H₂O Fe（OH）₃+3H⁺，所以应在酸溶液中加热浓缩，主要是抑制三价铁的水解，故保持盐酸过量，
故答案为：Fe³⁺+3H₂O Fe（OH）₃+3H⁺，过量盐酸抑制FeCl₃水解．

点评 本题考查了铁及其化合物的性质实验，题目难度不大，注意掌握铁与水蒸气反应原理，试题侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力．