Question

【题目】在没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应。请设计实验，证明还原铁粉与水蒸气能够发生反应。

(1)铁粉与水蒸气反应的化学方程式是: __________________________________________

(2)证明还原铁粉与水蒸气发生了反应的方法是_________________________________________

(3)某同学用如图所示装置进行实验，请帮助该同学完成设计，用下列简图画出未完成的实验装置示意图(铁架台可省略，导气管的形状可根据需要选择)

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(4)停止反应，待装置冷却后，取出反应过的还原铁粉混合物，加入过量的稀硫酸充分反应，过滤。若混和物中既有Fe3+又有Fe2+，则证明该结论的实验方法:_________________________________________

(5)经检验上述滤液中不含Fe3+，这不能说明还原铁粉与水蒸气反应所得产物中不含+3价的Fe元素。原因是(结合离子方程式说明)___________________________________________

(6)某同学利用上述滤液制取白色的Fe(OH)2沉淀，向滤液中加入NaOH溶液后，观察至生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。沉淀由白色→红褐色的化学方程式是：_________________________

Answer 1

【答案】3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 检验是否有H2产生，收集气体进行爆鸣实验 各取少量溶液于两试管中，向其中一试管中滴入几滴KSCN溶液，向另一试管中加入高锰酸钾酸性溶液，观察溶液颜色变化，若前者溶液颜色变红，后是溶液紫红色褪去，则说明溶液中既有Fe2+又有Fe3+ 如果反应后混合物中的铁粉过量，铁粉将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+，即便加KSCN溶液也不变红色.反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；

【解析】

(1)铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气；

(2)证明还原铁粉与水蒸气发生了反应的方法主要是检验是否有H2产生，收集气体进行爆鸣实验；

(3)前面是发生装置已经设计好，只需要设计验证装置，用试管收集产生的气体，因此用导气管、水槽、试管或则用U型管、试管，导气管、橡胶塞；

(4)若混和物中既有Fe3+又有Fe2+，证明含有铁离子一般用KSCN来鉴别，观察溶液颜色变化，而检验铁离子溶液中含有亚铁离子，一般加入高锰酸钾酸性溶液，观察溶液颜色变化，若前者溶液颜色变红，后是溶液紫红色褪去，则说明溶液中既有Fe2+又有Fe3+；

(5)经检验上述滤液中不含Fe3+，这不能说明还原铁粉与水蒸气反应所得产物中不含十3价的Fe元素，主要是铁和铁离子反应生成亚铁离子；

(6)沉淀由白色→红褐色主要是氢氧化亚铁、氧气和水反应生成氢氧化铁。

(1)铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，其化学方程式是：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；

(2)证明还原铁粉与水蒸气发生了反应的方法主要是检验是否有H2产生，收集气体进行爆鸣实验；

(3)前面是发生装置已经设计好，只需要设计验证装置，用试管收集产生的气体，因此用导气管、水槽、试管或则用U型管、试管，导气管、橡胶塞，装置是；

(4)若混和物中既有Fe3+又有Fe2+，证明含有铁离子一般用KSCN来鉴别，观察溶液颜色变化，而检验铁离子溶液中含有亚铁离子，一般加入高锰酸钾酸性溶液，观察溶液颜色变化，若前者溶液颜色变红，后是溶液紫红色褪去，则说明溶液中既有Fe2+又有Fe3+；

(5)经检验上述滤液中不含Fe3+，这不能说明还原铁粉与水蒸气反应所得产物中不含+3价的Fe元素，主要是铁和铁离子反应生成亚铁离子；

(6)沉淀由白色→红褐色主要是氢氧化亚铁、氧气和水反应生成氢氧化铁，故答案为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。