Question

18．某探究小组的同学设计实验探究铁与水蒸气的反应，并探究反应后生成物的一系列性质．

（1）图甲为铁与水蒸气反应的实验装置，实验前应先进行的操作是检查装置气密性．
（2）图甲I为产生水蒸气的装置，图甲II为铁与水蒸气反应的装置，写出硬质玻璃管B内所发生反应的化学方程式3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（3）为了验证硬质玻璃管B中反应后的气体产物是H₂，还需从图乙中选择必要的仪器和药品，设计出一套装置，其连接顺序为：a连j，f连b，c连h．（填下列装置的接口字母）
（4）反应后，将图甲II装置中硬质玻璃管B内的全部固体置于试管中，加入60mL1mol/L的稀盐酸，固体恰好完全溶解，再滴加KSCN溶液，发现溶液不显血红色，写出此过程中所有可能发生反应的离子方程式Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．反应前硬质玻璃管B中加入Fe粉的质量为1.68g．

Answer 1

分析 （1）图甲为铁与水蒸气反应的实验装置，生成的水蒸气和铁在高温下反应需要装置气密性完好；
（2）硬质玻璃管B内所发生反应是铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气；
（3）为了验证硬质玻璃管B中反应后的气体产物是H₂，同时含有水蒸气，需要通过装置中的浓硫酸干燥氢气，然后通过装置中的氧化铜发生氧化还原反应生成红色铜和水蒸气，通过无水硫酸铜检验生成的水蒸气存在，最后需要剩余氢气的处理；
（4）反应后，将图甲II装置中硬质玻璃管B内的全部固体置于试管中，加入60mL1mol/L的稀盐酸，固体恰好完全溶解，再滴加KSCN溶液，发现溶液不显血红色，说明无铁离子存在，四氧化三铁溶解后生成亚铁离子和铁离子，说明过量的铁和过量的盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，铁离子反应生成亚铁离子，反应后全部生成氯化亚铁，结合元素守恒计算铁粉质量；

解答 解：（1）铁与水蒸气反应的实验装置分析可知，装置中A需要生成水蒸气，通入B中和铁在高温下反应所以需要装置气密性完好，实验前应先进行的操作是检查装置气密性，
故答案为：检查装置气密性；
（2）图甲I为产生水蒸气的装置，图甲II为铁与水蒸气反应的装置，硬质玻璃管B内所发生反应是铁和水蒸气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+4H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（3）硬质玻璃管B中反应后的气体产物是H₂，同时含有水蒸气，需要通过装置中的浓硫酸干燥氢气，然后通过装置中的氧化铜发生氧化还原反应生成红色铜和水蒸气，通过无水硫酸铜检验生成的水蒸气存在，最后需要剩余氢气的处理，为了验证硬质玻璃管B中反应后的气体产物是H₂，其连接顺序为ajfbch，
故答案为：jfbch；
（4）反应后，将图甲II装置中硬质玻璃管B内的全部固体置于试管中，加入60mL1mol/L的稀盐酸，固体恰好完全溶解，再滴加KSCN溶液，发现溶液不显血红色，说明无铁离子存在，四氧化三铁溶解后生成亚铁离子和铁离子，反应的离子方程式为：Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O，过量的铁和过量的盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的离子方程式为：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，铁离子反应生成亚铁离子，反应的离子方程式为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，依据元素元素守恒计算，铁元素来源于铁单质，氯元素来源于盐酸溶液中的氯化氢，
             FeCl₂～2HCl～Fe，
                         2          1
    0.060L×1mol/L            n=0.03mol
反应前硬质玻璃管B中加入Fe粉的质量=56g/mol×0.03mol=1.68g，
故答案为：Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；1.68．

点评 本题考查了物质制备、物质性质、反应产物的实验验证等知识点，掌握基础是解题关键，题目难度中等．