Question

13．某同学利用如图1所示的实验装置进行铁跟水蒸气反应的实验，并继续研究铁及其化合物的部分性质．
请回答下列问题．
（1）硬质试管中固体的成分中：一定含有Fe₃O₄，还可能含有Fe．（均填“化学式”）
（2）硬质试管中发生反应的化学方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
（3）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，若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是Fe₃O₄和Fe（填写“化学式”）．
（4）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：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺（用离子方程式表示）．
（5）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．请写出最后变为红褐色的反应方程式：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；
（6）一段时间后，该同学发现（3）中未变红的溶液变成红色，说明Fe²⁺具有还原性．由此可知，由此可知，实验室中含Fe²⁺的盐溶液现用现配制的原因是Fe²⁺易被空气中的氧气氧化而变质；
并且配制含Fe²⁺的盐溶液时应加入少量铁粉．

Answer 1

分析 （1）硬质试管中中铁与水蒸气反应会生成四氧化三铁和氢气，固体成分为四氧化三铁，可能含有铁；
（2）硬质试管中中铁与水蒸气反应会生成四氧化三铁和氢气分析判断；
（3）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；
（4）铁单质能将三价铁离子还原成二价铁离子；
（5）滴入NaOH溶液时，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；
（6）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，Fe²⁺溶液易水解．

解答 解：（1）硬质试管中固体的成分中：一定含有Fe₃O₄，可能含有Fe，
故答案为：Fe₃O₄，Fe；
（2）铁与水蒸气反应会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；
（3）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：Fe₃O₄和Fe；
（4）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⁺，故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（5）滴入NaOH溶液时，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，该反应为FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃；
（6）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，Fe²⁺溶液因为水解和还原性而不易保存，可以加入酸抑制其水解，加入还原性铁（铁钉）防止其被氧化，
故答案为：还原；Fe²⁺ 易被空气中的氧气氧化而变质；铁粉．

点评 本题考查铁及其化合物的性质实验，题目难度中等，注意三价铁离子与二价铁离子的转化、Fe³⁺和Fe²⁺ 的检验、Fe²⁺ 的还原性以及Fe（OH）₃的制备，综合性较强，但难度适中，是一道非常典型的题目．