Question

5．在一定条件下，用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物，该氧化物又可以经此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉．某校化学小组利用如图所列装置进行铁与水反应的实验，并利用产物进一步与四氧化三铁反应制取铁粉．（装置中的铁架台、铁夹等必要的夹持仪器在图中均已略去）

（1）烧瓶A中常加入碎瓷片，其作用是防止液体暴沸，B中石棉绒的作用增大铁粉与水蒸气的接触面积，小试管C的作用是冷凝水蒸气．
（2）反应开始时先点燃A处（填A或B）酒精灯，为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须检验氢气的纯度，E管中的反应开始后，在F出口处应点燃氢气．
（3）写出高温下 Fe与H₂O（g）反应的化学方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4H₂，在一定条件下该反应实际上是可逆反应，试用化学平衡移动原理加以解释本实验中是如何实现Fe向Fe₃O₄的转变的实验中不断通入水蒸气增大反应物浓度，并移走氢气减小生成物浓度，从而使反应正向进行．
（4）停止反应，待B管冷却后，取其中固体加入过量稀盐酸，充分反应后过滤．简述证明滤液中含有Fe³⁺的实验操作及现象取滤液少量，向其中滴加KSCN溶液，若溶液变为血红色，即证明含有Fe³⁺．

Answer 1

分析 烧瓶A用于提供水蒸气，为反之暴沸，应加入碎瓷片，加热条件下，B中还原铁粉与水蒸气反应生成Fe ₃O₄和氢气，C装置用于冷却水蒸气，然后在D中进行干燥，然后用氢气与Fe ₃O₄反应制备铁，以此解答该题．

解答 解：（1）加热液体时要防止爆沸，则在烧瓶A中常加入碎瓷片，其目的是防止液体爆沸；石棉绒具有很大的表面积，用作铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面；小试管C在冰水混合物中，能冷却水蒸气，除去多余的水蒸气；
故答案为：防止液体暴沸；增大铁粉与水蒸气的接触面积；冷凝水蒸气；
（2）先生成水蒸气把装置A、B中的空气排净，所以应该先加入A装置生成水蒸气，然后加热B装置Fe与水蒸气反应，生成的氢气把装置D、E中的空气排净，为了防止氢气中混有空气加热爆炸，所以加热E前，先检验F出口处氢气的纯度，最后氢气要点燃处理，即在F出口处应点燃氢气；
故答案为：A；检验氢气的纯度；点燃氢气；
（3）高温下 Fe与H₂O（g）反应的化学方程式为3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4H₂，在一定条件下该反应实际上是可逆反应，如使平衡正向移动，可实验中不断通入水蒸气增大反应物浓度，并移走氢气减小生成物浓度，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4H₂；实验中不断通入水蒸气增大反应物浓度，并移走氢气减小生成物浓度，从而使反应正向进行；
（4）B管中生成Fe₃O₄，若检验其中的三价铁离子，应该先加盐酸溶解形成溶液，然后加KSCN溶液，溶液变为血红色，即证明含有Fe³⁺，
故答案为：取滤液少量，向其中滴加KSCN溶液，若溶液变为血红色，即证明含有Fe³⁺．

点评 本题主要考查的是铁以及其化合物的相互转化，为高频考点，侧重于实验方案设计与评价，题目难度中等，注意把握平衡移动原理的应用和三价铁离子的检验方法．