Question

7．某校化学小组学生利用如图1所列装置进行“铁与水蒸气反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl₃•6H₂O 晶体．（图中夹持及尾气处理装置均已略去）

（1）装置B中发生反应的化学方程式是3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+H₂
（2）装置E中的现象是黑色的粉末变成紫红色，管壁产生水珠
（3）停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤．写出可能发生的有关反应化学方程式：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+2FeCl₃=3FeCl₂
（4）该小组学生利用上述滤液制取FeCl₃•6H₂O晶体，设计流程如图2：

①步骤I中通入Cl₂的作用是将Fe²⁺氧化成Fe³⁺．
②简述检验滤液中Fe³⁺的操作方法取少量滤液，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色
③步骤II从FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶体的主要操作包括：加热浓缩、冷却结晶、过滤．

Answer 1

分析 A中圆度烧瓶在加热条件下可提供水蒸气，B在加热条件下，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，氢气经干燥，在C中用向下排空法可收集到氢气，D为干燥装置，在加热条件下氢气与氧化铜反应生成铜和水，可用KSCN检验铁离子，可用KSCN检验铁离子，以此解答该题．
（1）铁与水蒸气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）装置E中红色的氧化铁被氢气还原成黑色的铁，同时有水珠生成； 
（3）B在加热条件下，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，固体的成分可能为四氧化三铁、铁．在固体中加入过量稀盐酸就是四氧化三铁、铁和盐酸之间的反应；
（4）滤液中有FeCl₃、FeCl₂，通入氯气将FeCl₂氧化成FeCl₃，再将FeCl₃稀溶液进行加热浓缩、冷却结晶、过滤即得FeCl₃•6H₂O晶体．
①根据流程结合氯气的强氧化性分析氯气的作用；
②根据三价铁的检验方法加KSCN溶液，观察是否变红；
③由FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶体需加热浓缩、冷却晶体，过滤．

解答 解：（1）装置B中铁粉与水蒸气在高温下发生反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+H₂；
（2）装置B铁与水蒸气反应生成的氢气，经碱石灰干燥后加入装置E，氧化铜与氢气加热发生反应生成了铜和水，所以反应的现象为：黑色的粉末变成紫红色，管壁产生水珠，故答案为：黑色的粉末变成紫红色，管壁产生水珠；
（3）在固体中加入过量稀盐酸就是四氧化三铁、铁和盐酸之间的反应，其方程式：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，故答案为：Fe₃O₄+8HCl=FeCl₂+2FeCl₃+4H₂O、Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑、Fe+2FeCl₃=3FeCl₂；
（4）①因为氯气具有强氧化性，所以能将二价铁离子氧化为三价铁离子，故答案为：将Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
②检验三价铁用KSCN溶液，观察是否变红，故答案为：取少量滤液，滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色；
③由FeCl₃稀溶液中得到FeCl₃•6H₂O晶体需加热浓缩、冷却结晶、过滤，故答案为：加热浓缩、冷却结晶、过滤．

点评 本题考查了铁及其化合物的性质实验，题目难度不大，注意掌握铁与水蒸气反应原理，试题侧重对学生能力的培养和训练，有利于培养学生规范严谨的实验设计、操作能力．