Question

【题目】图1是课本“还原铁粉与水蒸气反应”的实验装置图。

(1)铁粉与水蒸气反应的化学方程式是___。

(2)证明还原铁粉与水蒸气发生了反应的现象是___。

某同学设计图2装置进行“铁与水蒸气反应”的实验。(图中部分夹持及尾气处理装置略)

(3)图1装置中湿棉花的作用与图2中___(填“A、B、C、D、E”)装置的作用一样。

(4)装置D的作用是干燥氢气，请在方框内补充完整的装置和试剂___。

(5)实验结束，该同学取反应后装置B中固体混合物溶于足量稀硫酸，再向其中滴加几滴KSCN溶液，振荡，未见溶液变红，得出结论“反应后装置B中固体混合物”不含Fe3O4。你认为正确吗？为什么？你认为___，理由是___。

(6)某同学为实现“常温下铁与液态水的反应”设计了图3装置。实验中发现碳棒上冒气泡，蒸馏水中出现白色沉淀。书写该实验发生的化学方程式___。

Answer 1

【答案】3Fe+4H2OFe3O4+4H2 肥皂泡上升，点燃有爆鸣声 A 不正确 如果反应后混合物中还有未反应的铁粉，铁粉会将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+，即便加KSCN溶液也不变红色 Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑

【解析】

铁粉可以和水蒸气高温条件反应生成四氧化三铁和氢气，图1中湿棉花可以产生水蒸气，然后进行反应，生成的氢气会在肥皂液中吹出气泡，由于氢气的密度比空气小，气泡会上浮，且点燃有爆鸣声；图2中装置A可以受热产生水蒸气，进入装置B进行反应，装置C用向下排空气法收集氢气，为验证氢气的生成，可将其通过装置E与灼热的氧化铜反应，通入装置E前需先将氢气干燥，若有氢气生成可以将氧化铜还原成铜单质，可以看到黑色固体变为红色。

(1)Fe粉与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和氢气，方程式为：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；

(2)图1中若生成的气体会使肥皂泡上升，且点燃有爆鸣声，可以证明还原铁粉与水蒸气发生了反应；

(3)图1装置中湿棉花的作用是提供水得到与铁粉反应的水蒸气，图2中装置A提供水蒸气，与湿棉花的作用相同；

(4)氢气为中性气体，可以用浓硫酸或碱石灰干燥，若用碱石灰干燥，则装置如图；

(5)若反应后混合气体中还有未反应的铁粉，铁粉会将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+，即便滴加KSCN溶液也不会显红色，所以该说法不正确；

(6)实验中发现碳棒上冒气泡，根据铁粉与水蒸气的反应产物，可推测出该气体应为氢气；蒸馏水中出现白色沉淀，结合参与反应的几种物质所含的元素，只有Fe元素可以产生沉淀，而沉淀为白色，Fe(OH)3是红褐色沉淀，说明该沉淀应为Fe(OH)2，结合电子守恒和元素守恒可得方程式为Fe+2H2OFe(OH)2↓+H2↑。