题目内容

某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的产物，进行了系列实验．
（1）用下图A所示实验装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”（石棉绒是耐高温材料，不与水反应）．反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当时（填实验现象），说明“铁与水蒸气”能够进行反应．写出铁与水蒸气反应的化学方程式．
（2）为了研究一定时间内铁粉的转化率，他们设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，收集并测量反应后生成的气体体积，计算出铁粉的转化率．
①收集并测量气体体积应选上图M，N中的装置
②称取0.24g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热至无气体放出．若室温下氢气密度约为0.088g/L，最好选用规格的量筒（选填字母序号）
A.100ml　　　　　B.200ml　　　　　　C.500ml　　　　　　D.1000ml
（3）为了证明反应后的固体混合物中含有+3价的Fe，他们计划取出少量混合物于试管中，加入足量的盐酸，溶解，过滤．向滤液中滴加KSCN溶液，观察溶液的颜色．在下表中填写滴加KSCN溶液后可能观察到的现象、结论与解释（可以不填满）．
现象结论与解释

可能①

可能②

解：（1）铁与水蒸气生成氢气，反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，不纯的氢气在点燃时会有爆鸣声；铁在高温下与水反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为：3Fe+4H₂O（g） $\text{[math]}$ Fe₃O₄+4H₂；故答案为：肥皂泡破裂，爆鸣声； 3Fe+4H₂O（g） $\text{[math]}$ Fe₃O₄+4H₂；
（2）①排水法收集气体，量气装置的导气管应短进长出，否则不能将水排到量筒中，无法测量气体的体积，故答案为：N；
②根据反应计算：
3Fe+4H₂O（g） $\text{[math]}$ Fe₃O₄+4H₂
3×56g 8g
0.24g m（H₂）
m（H₂）= $\text{[math]}$ =0.0114g
V（H₂）= $\text{[math]}$ =0.13L
选择量筒时，应尽量减少误差，所取量筒规格与量取体积接近，故应选择规格为200ml的量筒，故答案为：B；
（3）为了证明反应后的固体混合物中含有+3价的Fe，取出少量混合物于试管中，加入足量的盐酸，溶解，过滤．向滤液中滴加KSCN溶液，观察溶液的颜色变化分析铁离子的存在，铁离子遇硫氰酸钾溶液会变血红色；铁剩余会在溶液中和铁离子反应生成亚铁离子，依据溶液颜色分析离子存在，血红色说明一定含三价铁离子；浅绿色溶液可能是铁和铁离子反应生成亚铁离子；

	现象	结论与解释
可能①	溶液变为红色	反应后的固体混合物中含有+3价的Fe．因为Fe³⁺遇到KSCN溶液时变成血红色．
可能②	溶液仍然为浅绿色	反应后的固体混合物中可能含有+3价的Fe，也可能不含+3价的Fe；因为如果铁粉有剩余，剩余铁粉会与Fe³⁺反应，将溶液中Fe³⁺完全还原为Fe²⁺．

故答案为：

	现象	结论与解释
可能①	溶液变为红色	反应后的固体混合物中含有+3价的Fe．因为Fe³⁺遇到KSCN溶液时变成血红色．
可能②	溶液仍然为浅绿色	反应后的固体混合物中可能含有+3价的Fe，也可能不含+3价的Fe；因为如果铁粉有剩余，剩余铁粉会与Fe³⁺反应，将溶液中Fe³⁺完全还原为Fe²⁺．

分析：（1）爆鸣声说明有氢气生成，即可说明“铁与水蒸气”能够进行反应；铁在高温下与水反应生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为：3Fe+4H₂O（g） $\text{[math]}$ Fe₃O₄+4H₂；
（2）①M收集装置错误，导气管位置错误，不可以测量生成氢气的体积；
②根据铁的质量求出生成氢气的质量，根据氢气的密度求出体积，以此选择量筒的规格．
点评：本题考查铁及其化合物的性质实验，离子检验方法的应用，现象的分析判断，本题难度不大，易错点为量筒规格的选择．

编号	1	2	3	4	5
光照时间	2min	4min	6min	8min	10min
反应后pH	1.86	1.62	1.00	1.00	1.00

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