Question

18．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”，并收集纯净干燥的气体．请回答该实验中的问题．

（1）写出该反应的化学方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；干燥剂是碱石灰（氯化钙）（写名称）．
（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是提供水蒸气；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是防止暴沸．
（3）试管中收集气体是H₂（写化学式），如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行验纯．在虚线框内画出收集该气体的装置图．（限选仪器：试管、玻璃导管、水槽）
（4）反应后得到黑色固体，主要成分是Fe₃O₄，还含有少量Fe和FeO；限选以下试剂：稀HNO₃、稀HCl、KSCN溶液、氯水、CuSO₄溶液；
?设计实验方案检验所得固体中含有Fe₃O₄，写出实验步骤和实验现象取少量固体溶解在盐酸中，滴加少量KSCN溶液，若溶液显血红色，说明固体中含有Fe₃O₄．?证明固体中含有没完全反应的Fe取少量固体，加入足量CuSO₄溶液，若有红色固体生成，说明固体中含有Fe，或取少量固体，加入足量稀HCl溶液，若有无色气泡生成，说明固体中含有Fe．

Answer 1

分析 实验目的是验证铁与水蒸气的反应，则圆底烧瓶用于制备水蒸气，在加热条件下铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，因不纯氢气燃烧易爆炸，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，必须验纯，检验所得固体中含有Fe₃O₄，可加酸溶解，用KSCN检验，如检验含有铁，可用硫酸铜溶液或盐酸检验，以此解答该题．

解答 解：（1）铁与水蒸气发生氧化还原反应，生成Fe₃O₄和H₂，方程式为3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂，用固体干燥剂干燥氢气，可用碱石灰或氯化钙，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ Fe₃O₄+4H₂；碱石灰（氯化钙）；
（2）因为反应物为水蒸气与铁，所以这里加热的目的就是提供水蒸气；加热液体时要防止暴沸，故应加入少量碎瓷片防止暴沸发生，
故答案为：提供水蒸气；防止暴沸；
（3）铁和水蒸气反应生成氢气，必须验纯，否则不纯氢气燃烧易爆炸，氢气密度比空气小，可用向下排空法收集，如图，
故答案为：H₂；验纯；；
（4）检验所得固体中含有Fe₃O₄，可加酸溶解，用KSCN检验，现象是溶液显血红色，如检验含有铁，可用硫酸铜溶液或盐酸检验，加入足量CuSO₄溶液，若有红色固体生成，说明固体中含有Fe，或取少量固体，加入足量稀HCl溶液，若有无色气泡生成，说明固体中含有Fe，
故答案为：取少量固体溶解在盐酸中，滴加少量KSCN溶液，若溶液显血红色，说明固体中含有Fe₃O₄；?取少量固体，加入足量CuSO₄溶液，若有红色固体生成，说明固体中含有Fe，或取少量固体，加入足量稀HCl溶液，若有无色气泡生成，说明固体中含有Fe．

点评 本题考查了物质的制备、物质成分的探究实验，题目侧重于考查学生的实验探究能力，注意把握铁及其化合物的性质以及铁离子的检验方法，题目难度不大．