Question

3．某实验小组利用下图所列装置进行“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）
回答下列问题：
（1）装置B中发生反应的化学方程式是3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）E中出现黑色氧化铜变红，玻璃管右端出现无色液滴的现象．
（3）该小组把B中反应后的产物加入足量的盐酸，用该溶液制取FeCl₃•6H₂O晶体．
①Fe³⁺的价电子排布式是3d⁵
②欲检验溶液中含有Fe³⁺，选用的试剂为硫氰化钾（KSCN），现象是溶液变红．
③该实验小组同学用上述试剂没有检测到Fe³⁺，用离子方程式解释滤液中不存在Fe³⁺，可能的原因：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
④在此溶液中加入少量酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾褪色，溶液中反应的离子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
⑤将此滤液中FeCl₂完全氧化为FeCl₃最好选择Cl₂做氧化剂．

Answer 1

分析 （1）铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气；
（2）氢气能够还原氧化铜生成铜和水，据此判断现象；
（3）①Fe原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，原子形成阳离子失去高能层中该能级电子，再失去同能层中低能级电子，然后再失去低能层中电子；
②三价铁离子能够与硫氰酸根离子发生络合反应生成血红色的络合物；
③三价铁离子能够氧化铁粉生成二价铁离子；
④高锰酸钾具有强的氧化性，酸性环境下能够氧化二价铁离子生成三价铁离子，本身被还原为二价锰离子；
⑤氯气氧化氯化亚铁生成氯化铁．

解答 解：（1）铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）铁与水蒸气反应生成的氢气能够与氧化铜发生氧化还原反应生成铜和水，所以会看到现象：黑色氧化铜变红，玻璃管右端出现无色液滴；
故答案为：黑色氧化铜变红，玻璃管右端出现无色液滴；
黑色氧化铜变红，玻璃管右端出现无色液滴
（3）①Fe原子核外电子排布为1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²，原子形成阳离子失去高能层中该能级电子，再失去同能层中低能级电子，然后再失去低能层中电子，故基态Fe³⁺的价电子排布式可表示为3d⁵，
故答案为：3d⁵；
②三价铁离子能够与硫氰酸根离子发生络合反应生成血红色的络合物，通常用硫氰化钾（KSCN）碱液三价铁离子，现象为溶液变红；
故答案为；硫氰化钾（KSCN）； 溶液变红；
③三价铁离子能够氧化铁粉生成二价铁离子，离子方程式：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
④高锰酸钾具有强的氧化性，酸性环境下能够氧化二价铁离子生成三价铁离子，本身被还原为二价锰离子，离子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O； 
  ⑤氯气氧化氯化亚铁生成氯化铁，不会引人新的杂质；
故答案为：Cl₂．

点评 本题以FeCl₃•6H₂O晶体制备为载体，考查了铁及其化合物的性质，明确相关物质的性质是解题关键，注意铁离子的检验方法，题目难度不大．