Question

5．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3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
（2）图1证明还原铁粉与水蒸气发生了反应的现象是肥皂泡上升，点燃有爆鸣声．
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A（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？你认为不正确，理由是如果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．
（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Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）Fe粉与水蒸气在高温下反应生成Fe₃O₄和氢气；
（2）还原铁粉与水蒸气生成的氢气通入肥皂水会产生气泡；
（3）反应物为铁和水蒸气，图2中A用于制备水蒸气；
（4）氢气不与浓硫酸、碱石灰反应，可以用二者干燥，据此画出装置图；
（5）根据若铁粉剩余，铁粉能够将生成的铁离子还原为亚铁离子分析；
（6）铁为阳极，阳极Fe失去电子生成亚铁离子，阴极氢离子得到电子生成氢气，据此写出电极总反应．

解答 解：（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）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$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，
故答案为：肥皂泡上升，点燃有爆鸣声；
（3）图1装置中湿棉花的作用是提供水，以便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，
故答案为：A；

（4）氢气为中性气体，可以用浓硫酸或碱石灰干燥，如装置①、②均可：，
故答案为：；
（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，由于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，
故答案为：不正确；如果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；
（6）Fe与电源正极相连，为电解池的阳极，碳棒为阴极，阴极水电离的氢离子得到电子生成氢气，阳极铁失去电子生成亚铁离子，亚铁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，则实验中发现碳棒上冒气泡，蒸馏水中出现白色沉淀，发生反应为：Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑，
故答案为：Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑．

点评 本题考查了性质方案的设计，题目难度中等，明确实验目的为解答关键，注意熟练掌握铁及其化合物性质，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．