题目内容
在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应． 应用下列装置，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”． 请回答该实验（图1）中的问题．
（1）写出该反应的化学方程式 ，其中氧化剂是 ，还原剂是 ．8.4g铁粉参加反应，转移电子 mol．
（2）玻璃管中石棉绒的作用是 ，实验开始时应先点燃 ，实验结束时应先熄灭 ．
（3）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是 ；烧瓶里应事先放置 ，其作用是 ．
（4）该同学欲确定反应后硬质试管中固体物质的成分，设计了如下实验方案：
①待硬质试管冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B；
②取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是 ，若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是 ．
（5）该同学按上述实验方案进行了实验，结果溶液未变红色，原因是 ．用离子方程式表示）．
（6）该同学马上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反应．若按图2所示的操作，可观察到生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，请写出与上述现象相关的反应的化学方程式 ．
（7）一段时间后，该同学发现（4）中未变红的溶液变成红色，说明Fe2+具有 性．由此可知，实验室中含Fe2+的盐溶液现用现配制的原因是 ，并且配制含Fe2+的盐溶液时应加入少量 ．
（1）写出该反应的化学方程式
（2）玻璃管中石棉绒的作用是
（3）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是
（4）该同学欲确定反应后硬质试管中固体物质的成分，设计了如下实验方案：
①待硬质试管冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B；
②取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是
（5）该同学按上述实验方案进行了实验，结果溶液未变红色，原因是
（6）该同学马上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反应．若按图2所示的操作，可观察到生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，请写出与上述现象相关的反应的化学方程式
（7）一段时间后，该同学发现（4）中未变红的溶液变成红色，说明Fe2+具有
考点：性质实验方案的设计,铁及其化合物的性质实验
专题：实验设计题
分析：（1）对于铁与水蒸气反应的化学方程式，教材中已出现，很容易写出化学方程式．还原剂的判定方法根据化合价升高的物质，氧化剂是化合价降低的物质；根据3Fe+4H2O（g）
Fe 3O4+4 H2；方程式中反应3mol铁原子转移8个电子；
（2）增大铁粉与水蒸气的接触面；如果在一套装置中需要两处加热，一定要注意点燃加热仪器的顺序，一般是根据实验的安全性和对实验结果的影响来考虑；
（3）反应物为水蒸气与铁；放碎瓷片的目的是防止沸腾事故发生；
（4）KSCN溶液溶液变红色，说明有三价铁离子；溶液未变红色，说明无三价铁离子；
（5）铁单质能将三价铁离子还原成二价铁离子；
（6）滴入NaOH溶液时，生成的白色沉淀氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；
（7）铁单质能将三价铁离子还原成二价铁离子，Fe2+具有还原性，Fe2+易被空气中的氧气氧化而变质，Fe能还原Fe3+．
| ||
（2）增大铁粉与水蒸气的接触面；如果在一套装置中需要两处加热，一定要注意点燃加热仪器的顺序，一般是根据实验的安全性和对实验结果的影响来考虑；
（3）反应物为水蒸气与铁；放碎瓷片的目的是防止沸腾事故发生；
（4）KSCN溶液溶液变红色，说明有三价铁离子；溶液未变红色，说明无三价铁离子；
（5）铁单质能将三价铁离子还原成二价铁离子；
（6）滴入NaOH溶液时，生成的白色沉淀氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；
（7）铁单质能将三价铁离子还原成二价铁离子，Fe2+具有还原性，Fe2+易被空气中的氧气氧化而变质，Fe能还原Fe3+．
解答：
解：（1）铁与水蒸气发生氧化还原反应：3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2，根据化合价升降来判断氧化剂和还原剂．因铁的化合价升高，所以铁作还原剂，水中氢的化合价降低，水作氧化剂；根据3Fe+4H2O（g）
Fe 3O4+4 H2；方程式中反应3mol铁原子转移8个电子，设转移电子物质的量为X，
3Fe～8e-
3×56 8mol
8.4g xmol
=
解得：x=0.4，
故答案为：3Fe+4H2O（g）
Fe 3O4+4 H2；H2O；Fe；0.4；
（2）增大铁粉与水蒸气的接触面；点燃加热仪器的顺序要考虑实验的安全性和对实验结果的影响，在本实验中为了防止铁与空气中的氧气在加强热的条件下反应，应该先点燃酒精灯，用水蒸气排尽装置中的空气；实验结束时，先熄灭酒精灯，继续通水蒸气防止
故答案为：铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面；酒精灯；酒精喷灯；
（3）因为反应物为水蒸气与铁，所以这里加热的目的就是提供水蒸气，烧瓶底部应事先放置碎瓷片，放碎瓷片的目的是防止沸腾事故发生，
故答案为：为实验提供水蒸气；碎瓷片；防止暴沸；
（4）KSCN溶液溶液变红色，说明有三价铁离子，说明硬质试管中固体一定有Fe3O4，可能有Fe；KSCN溶液未变红色，说明无三价铁离子，一定有Fe3O4和Fe，
故答案为：一定有Fe3O4，可能有Fe；Fe3O4和Fe；
（5）铁单质能将三价铁离子还原成三价铁离子离子方程式，Fe+2Fe3+=3Fe2+，所以加硫氰化钾溶液不变红色；
故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；
（6）滴入NaOH溶液时，生成的白色沉淀氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，发生的反应为FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4；4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，
故答案为：FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4、4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
（7）一段时间后，发现（4）中未变红的溶液变成红色，是因为空气中的氧气将Fe2+氧化为了Fe3+的原因，在此反应中Fe2+被氧化，体现还原性；Fe2+易被空气中的氧气氧化而变质，所以实验室中含Fe2+的盐溶液现用现配制；为了防止Fe2+被氧化，加铁粉最好，发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，不引入新杂质．
故答案为：还原；Fe2+ 易被空气中的氧气氧化而变质；Fe．
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3Fe～8e-
3×56 8mol
8.4g xmol
| 3×56 |
| 8.4g |
| 8mol |
| xmol |
解得：x=0.4，
故答案为：3Fe+4H2O（g）
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（2）增大铁粉与水蒸气的接触面；点燃加热仪器的顺序要考虑实验的安全性和对实验结果的影响，在本实验中为了防止铁与空气中的氧气在加强热的条件下反应，应该先点燃酒精灯，用水蒸气排尽装置中的空气；实验结束时，先熄灭酒精灯，继续通水蒸气防止
故答案为：铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面；酒精灯；酒精喷灯；
（3）因为反应物为水蒸气与铁，所以这里加热的目的就是提供水蒸气，烧瓶底部应事先放置碎瓷片，放碎瓷片的目的是防止沸腾事故发生，
故答案为：为实验提供水蒸气；碎瓷片；防止暴沸；
（4）KSCN溶液溶液变红色，说明有三价铁离子，说明硬质试管中固体一定有Fe3O4，可能有Fe；KSCN溶液未变红色，说明无三价铁离子，一定有Fe3O4和Fe，
故答案为：一定有Fe3O4，可能有Fe；Fe3O4和Fe；
（5）铁单质能将三价铁离子还原成三价铁离子离子方程式，Fe+2Fe3+=3Fe2+，所以加硫氰化钾溶液不变红色；
故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；
（6）滴入NaOH溶液时，生成的白色沉淀氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，发生的反应为FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4；4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，
故答案为：FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4、4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
（7）一段时间后，发现（4）中未变红的溶液变成红色，是因为空气中的氧气将Fe2+氧化为了Fe3+的原因，在此反应中Fe2+被氧化，体现还原性；Fe2+易被空气中的氧气氧化而变质，所以实验室中含Fe2+的盐溶液现用现配制；为了防止Fe2+被氧化，加铁粉最好，发生反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+，不引入新杂质．
故答案为：还原；Fe2+ 易被空气中的氧气氧化而变质；Fe．
点评：本题考查了物质的制备、物质成分的探究实验，题目侧重于考查学生的实验探究能力和对基础知识的综合应用能力，注意把握铁及其化合物的性质以及铁离子的检验方法，题目难度中等．
练习册系列答案
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