题目内容
常温下，在没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气发生反应，为了验证反应产物，长郡中学化学兴趣小组的同学进行了下述实验：（1）停止反应，待装置冷却后，取出反应过的还原铁粉混合物，加入过量的稀硫酸充分反应，过滤．简述检验所得滤液中Fe3+的操作方法：
（2）经检验上述滤液中不含Fe3+，这不能说明还原铁粉与水蒸气反应所得产物中不含+3价的Fe元素．原因是（结合化学方程式说明）：
（3）某同学利用上述滤液制取白色的Fe（OH）2沉淀，向滤液中加入NaOH溶液后，观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色．
①沉淀由白色变成红褐色的原因是：
②为了得到白色的Fe（OH）2沉淀，并尽可能长时间保持其白色，有人设计如图所示装置：
请简述实验操作及原理：
（4）甲同学为了得到更加纯净的Fe（OH）2，对NaOH溶液进行了预处理，得到了比其他同学更好的实验效果，他可能的操作是：
（5）25°C时，通过图示反应制得大量白色沉淀．假设溶液中离子浓度为8×10-6mol/L时，认为其沉淀完全，已知Fe（OH）2 的 KSP=8×10-16，则上述反应中，Fe2+沉淀完全时，溶液pH=
考点：性质实验方案的设计
专题：
分析：（1）检验滤液中是否含有Fe3+的简单方法是滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色；
（2）反应生成四氧化三铁可以与稀硫酸发生反应Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若铁粉过量，还可以和铁离子反应生成亚铁离子，所以滤液中可能含有铁离子，也可能不含有铁离子；
（3）①氢氧化亚铁不稳定接触空气时很快被氧化为氢氧化铁；
②要较长时间观察到氢氧化亚铁的白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，利用生成的氢气赶净装置中的氧气，据此分析实验步骤；
（4）本实验的关键是除去反应液中的氧气，防止氢氧化亚铁被氧气氧化；
（5）结合氢氧化铁溶度积和残留在溶液中的离子浓度小于8×10-6 mol?L-1时就认为沉淀完全计算氢氧根离子浓度，继而计算氢离子浓度，求pH．
（2）反应生成四氧化三铁可以与稀硫酸发生反应Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若铁粉过量，还可以和铁离子反应生成亚铁离子，所以滤液中可能含有铁离子，也可能不含有铁离子；
（3）①氢氧化亚铁不稳定接触空气时很快被氧化为氢氧化铁；
②要较长时间观察到氢氧化亚铁的白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，利用生成的氢气赶净装置中的氧气，据此分析实验步骤；
（4）本实验的关键是除去反应液中的氧气，防止氢氧化亚铁被氧气氧化；
（5）结合氢氧化铁溶度积和残留在溶液中的离子浓度小于8×10-6 mol?L-1时就认为沉淀完全计算氢氧根离子浓度，继而计算氢离子浓度，求pH．
解答：
解：（1）检验滤液中是否含有Fe3+的简单方法是滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色，若溶液变红色证明含有Fe3+，否则不含；
故答案为：取少量滤液与试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，证明含有铁离子，否则无铁离子；
（2）反应生成四氧化三铁可以与稀硫酸发生反应Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若铁粉过量，还可以和铁离子反应生成亚铁离子，所以滤液中可能含有铁离子，也可能不含有铁离子；
故答案为：如果反应后的混合物中含有过量的铁粉，会发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，铁粉把铁离子全部还原为亚铁离子后滴入KSCN溶液不变红色；
（3）①氢氧化亚铁不稳定接触空气时很快被氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
故答案为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
②要较长时间观察到氢氧化亚铁的白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，利用生成的氢气赶净装置中的氧气，实验步骤为：实验时先打开活塞K，再将分液漏斗的活塞打开，使稀硫酸与铁粉反应，用生成的氢气排出装置中的空气，然后关闭K，利用生成的氢气将试管中的硫酸亚铁溶液压入氢氧化钠溶液中，则可在盛氢氧化钠溶液的试剂瓶中较长时间保存白色氢氧化亚铁沉淀；
故答案为：实验时先打开活塞K，再将分液漏斗的活塞打开，使稀硫酸与铁粉反应，用生成的氢气排出装置中的空气，然后关闭K，利用生成的氢气将试管中的硫酸亚铁溶液压入氢氧化钠溶液中，则可在盛氢氧化钠溶液的试剂瓶中较长时间保存白色氢氧化亚铁沉淀；
（4）本实验关键是除去反应液中的氧气，故对氢氧化钠的预处理应是加热煮沸，故答案为：将NaOH溶液煮沸，除去氧气；
（5）残留在溶液中的离子浓度小于8×10-6 mol?L-1时就认为沉淀完全，Fe（OH）2的溶度积Ksp=8.0×10-16，c（Fe2+）×c2（OH-）=8.0×10-16；c2（OH-）=
=1.0×10-10；c（OH-）=1.0×10-5mol/L；水溶液中的离子积c（H+）×c（OH-）=10-14；c（H+）=1×10-9mol/L，则pH=9；通过计算可知pH=9能达到除去Fe2+的目的，故答案为：9．
故答案为：取少量滤液与试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，证明含有铁离子，否则无铁离子；
（2）反应生成四氧化三铁可以与稀硫酸发生反应Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若铁粉过量，还可以和铁离子反应生成亚铁离子，所以滤液中可能含有铁离子，也可能不含有铁离子；
故答案为：如果反应后的混合物中含有过量的铁粉，会发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，铁粉把铁离子全部还原为亚铁离子后滴入KSCN溶液不变红色；
（3）①氢氧化亚铁不稳定接触空气时很快被氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
故答案为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
②要较长时间观察到氢氧化亚铁的白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，利用生成的氢气赶净装置中的氧气，实验步骤为：实验时先打开活塞K，再将分液漏斗的活塞打开，使稀硫酸与铁粉反应，用生成的氢气排出装置中的空气，然后关闭K，利用生成的氢气将试管中的硫酸亚铁溶液压入氢氧化钠溶液中，则可在盛氢氧化钠溶液的试剂瓶中较长时间保存白色氢氧化亚铁沉淀；
故答案为：实验时先打开活塞K，再将分液漏斗的活塞打开，使稀硫酸与铁粉反应，用生成的氢气排出装置中的空气，然后关闭K，利用生成的氢气将试管中的硫酸亚铁溶液压入氢氧化钠溶液中，则可在盛氢氧化钠溶液的试剂瓶中较长时间保存白色氢氧化亚铁沉淀；
（4）本实验关键是除去反应液中的氧气，故对氢氧化钠的预处理应是加热煮沸，故答案为：将NaOH溶液煮沸，除去氧气；
（5）残留在溶液中的离子浓度小于8×10-6 mol?L-1时就认为沉淀完全，Fe（OH）2的溶度积Ksp=8.0×10-16，c（Fe2+）×c2（OH-）=8.0×10-16；c2（OH-）=
| 8.0×10-16 |
| 8×10-6 |
点评：本题考查了铁及其化合物性质的分析应用及溶解度的计算，实验过程分析和实验设计是解题关键，题目难度中等．此实验成败关键是保证装置中无氧气．
练习册系列答案
相关题目
向纯醋酸加水，溶液的导电能力随着加入水的量的变化如图所示：
．请回答下列问题：
在温度为373K时，将0.100mol无色的N2O4气体放入1L抽空的密闭容器中，立刻出现红棕色，直至建立N2O4?2NO2的平衡．如图是隔一定时间测定到的N2O4的浓度（纵坐标为N2O4的浓度，横坐标为时间）