Question

在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。请回答该实验中的问题。

（1）写出该反应的化学方程式 ，其中氧化剂是 ，还原剂是 。8．4g铁粉参加反应，转移电子 mol。

（2）玻璃管中石棉绒的作用是 ，实验开始时应先点燃 ，实验结束时应先熄灭 。

（3）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是 ；烧瓶里应事先放置 ，其作用是 。

（4）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，若溶液变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是 ，若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是 。

（5）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 （用离子方程式表示）。

（6）该同学马上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反应。若按图所示的操作，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，请写出与上述现象相关的反应的化学方程式 ， 。

（7）一段时间后，该同学发现（4）中未变红的溶液变成红色，说明Fe2+ 具有 性。由此可知，实验室中含Fe2+的盐溶液现用现配制的原因是 ，并且配制含Fe2+的盐溶液时应加入少量 。

Answer 1

（1）3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，Fe，H2O，0．4；(2)铁粉的载体，增大铁粉和水蒸气的接触面积。酒精灯，酒精喷灯；(3)为实验提供水蒸气，碎瓷片，防止暴沸；(4)一定有Fe3O4可能有Fe，Fe3O4、Fe；(5)Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；(6)FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)3↓＋Na2SO4，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；(7)还原，Fe2＋易被空气中的氧气氧化而变质，铁粉。

【解析】

试题分析：(1)Fe和H2O(g)受热时反应生成四氧化三铁和氢气，根据反应前后原子个数守恒配平，反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，在反应中Fe由0→＋，化合价升高被氧化，是还原剂，H2O由＋1→0，化合价降低被还原，是氧化剂，3molFe参加反应共转移了8mole－，8．4g(0．15mol）Fe参加反应转移电子数 =0．4mol；（2）石棉绒是铁的载体，增大铁粉和水蒸气的接触面积，加快反应速率和提高原料利用率。实验开始时先点燃酒精灯，让水蒸气排除装置中的空气，防止反应过程中产生的氢气与氧气混合发生危险，实验结束时先熄灭酒精喷灯，防止生成的Fe3O4与产生H2发生置换反应；(3)铁和水蒸气反应，实验室不贮存气体需要制取，该装置的作用是“提供水蒸气”，加热液体为防止暴沸，需要加入碎瓷片或沸石，填写“碎瓷片或沸石，作用防止暴沸”；(4)滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明溶液中有Fe3＋，而Fe3O4中铁的价态有＋2、＋3，固体物质肯定含有Fe3O4，可能有Fe，如果溶液不变红，溶液中没有Fe3＋，固体物质一定有Fe3O4、Fe，因为Fe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H20，Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，溶液滴加KSCN不变红；(5)溶液不变红说明没有Fe3＋，Fe4O3＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O，Fe具有还原性，Fe3＋具有强氧化性，有中间价态，反应：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；（6）白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，说明白色沉淀是Fe(OH)2，溶液B中有Fe2＋，Fe(OH)2具有强还原性，能被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3，发生的反应：FeSO4＋2NaOH=Fe(OH)2↓＋Na2SO4，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；(7)Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，以还原性为主，过一段时间后，溶液变红，说明溶液中有Fe3＋，化合价升高，原因是空气中氧气把Fe2＋氧化成了Fe3＋，Fe2＋具有还原性；Fe2＋的盐溶液现用现配的原因是因为Fe2＋容易被氧气氧化成Fe3＋而变质；保存Fe2＋的盐溶液时往往加入少量的铁粉，防止Fe2＋被氧化。

考点：考查铁与水蒸气反应实验的基本操作、铁及其化合物的性质等相关知识。

考点分析： 考点1：综合性实验 考点2：铁及其化合物 考点3：铜及其化合物 试题属性

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