Question

（14分）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）写出该反应的反应方程式                               ；并指明该氧化还原反应的还原剂是        （填化学式，下同），氧化剂是         。
（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是                            ；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是                  　　      。
（3）试管中收集气体是      （填化学式），如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行                       。
（4）该同学欲确定反应后硬质试管中还原铁粉是否完全反应，其中的固体成分有哪些，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一定有          ，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）。

Answer 1

（1）3Fe+4H₂O(g)  Fe₃O₄+4H₂ （2分），Fe （1分）， H₂O（1分）   
（2）为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应，提供持续不断的水蒸气（2分）防止爆沸（2分）
（3）H₂ （1分） 验纯（1分）
（4）一定有Fe₃O₄（1分）   Fe₃O₄和Fe（1分）
（5）Fe + 2Fe³⁺＝ 3Fe²⁺（2分）

（1）铁粉与水蒸气高温反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O(g)  Fe₃O₄+4H₂；反应的过程中铁元素化合价升高，为还原剂；水中所含元素化合价降低，为氧化剂；
（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是：为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应，提供持续不断的水蒸气；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是：防止爆沸；
（3）试管中收集气体是氢气；如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行验纯；
（4）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一定有一定有Fe₃O₄；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；
（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：Fe + 2Fe³⁺＝ 3Fe²⁺