Question

9．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并共同解答下列问题：
【探究一】设计如图所示装置进行“铁与水反应”的实验．
（1）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）反应前A中投放碎瓷片的目的是防止暴沸．
（3）装置E中的现象是黑色固体变红，右端管壁有水珠．
【探究二】设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管中黑色固体的成分．
（4）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸后，将所得溶液分成两份．
（5）一份滴加几滴KSCN溶液．若溶液变红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分（选填序号，下同）为A；若溶液未变红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为B．
A．一定有Fe₃O₄         B．一定有Fe
C．只有Fe₃O₄           D．只有Fe
（6）简述可以证明溶液中存在Fe²⁺的实验方案加入酸性KMnO₄溶液，溶液变浅或褪色．

Answer 1

分析 【探究一】（1）铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，据此写出反应的化学方程式；
（2）给液体加热时容易发生暴沸现象，加入碎瓷片可防止暴沸；
（3）装置E中氢气还原黑色的氧化铜，反应生成红色的铜单质和水；
【探究二】在验证反应后黑色固体的成分时，检验Fe³⁺，最佳试剂为KSCN溶液；在确定存在Fe³⁺时，检验Fe²⁺，可用酸性KMnO₄溶液．由于酸性KMnO₄溶液与盐酸发生反应，所以在溶解反应后的黑色固体时，不能用盐酸，也不能用硝酸（因为HNO₃可氧化Fe²⁺），可用稀硫酸，据此解答．

解答 解：【探究一】（1）硬质管中铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）液体加热时容易发生暴沸现象，加入碎瓷片的作用是防止暴沸，
故答案为：防止暴沸；
（3）装置E中发生反应为：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，则反应现象是：黑色固体变红，右端管壁有水珠，
故答案为：黑色固体变红，右端管壁有水珠；
【探究二】在验证反应后黑色固体的成分时，检验Fe³⁺，最佳试剂为KSCN溶液；在确定存在Fe³⁺时，检验Fe²⁺，可用酸性KMnO₄溶液．由于酸性KMnO₄溶液与盐酸发生反应，所以在溶解反应后的黑色固体时，不能用盐酸，也不能用硝酸（因为HNO₃可氧化Fe²⁺），可用稀硫酸，
（4）根据分析可知，溶解反应后固体需要用稀硫酸，
故答案为：稀硫酸；
（5）一份滴加几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，说明溶液中含有铁离子，则可推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为：A一定有Fe₃O₄；
若溶液未变血红色，则溶液中不存在铁离子，可推断硬质玻璃管B中固体物质中一定存在Fe，即B正确，
故答案为：A；B；
（6）检验亚铁离子，需要用胶头滴管加入酸性高锰酸钾溶液，若酸性高锰酸钾溶液褪色，则证明溶液中含有亚铁离子，
故答案为：加入酸性KMnO₄溶液，溶液变浅或褪色．

点评 本题通过铁及其化合物性质考查了探究物质组成、测量物质含量的方法，题目难度中等，注意掌握探究实验的设计方法，明确铁及其化合物性质，试题涉及知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力．