Question

某同学利用如图1所示的实验装置进行铁跟水蒸气反应的实验，并继续研究铁及其化合物的部分性质．

已知：①FeO+2H⁺=Fe²⁺+H₂O②Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O ③Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O
请回答下列问题：
（1）硬质试管中发生反应的化学方程式为

3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄+4H₂

．
（2）该同学欲确定反应一段时间后硬质试管中固体物质的成分，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的成分是（只有一个选项符合题意）

A

，若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是（只有一个选项符合题意）

C

．
A．一定有Fe₃O₄，可能有Fe    B．只有Fe（OH）₃C．一定有Fe₃O₄和Fe
D．一定有Fe（OH）₃，可能有FeE．只有Fe₃O₄
（3）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⁺

（用离子方程式表示）．
（4）该同学马上另取少量溶液B，使其跟NaOH溶液反应．若按图2所示的操作，可观察到生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，请写出与上述现象相关的反应的化学方程式

FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃

．
（5）一段时间后，该同学发现（3）中未变红的溶液变成红色，说明Fe²⁺具有

还原

性．由此可知，实验室中含Fe²⁺的盐溶液需现用现配制的原因是

Fe²⁺易被空气中的氧气氧化而变质

，并且配制含Fe²⁺的盐溶液时应加入少量

铁粉

．
（6）乙同学为了获得持久白色的Fe（OH）₂沉淀，准备用图3所示装置，用不含O₂的蒸馏水配制的NaOH溶液与新制的FeSO₄溶液反应．获得不含O₂的蒸馏水的方法是

把蒸馏水煮沸

．反应开始时，打开止水夹的目的是

利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气，防止Fe（OH）₂被空气中氧气氧化

；
一段时间后，关闭止水夹，在试管

B

（填“A”或“B”）中观察到白色的Fe（OH）₂．

Answer 1

分析：（1）铁粉与水蒸气反应产物为四氧化三铁和氢气；
（2）产物四氧化三铁中有+2价的铁和+3价的铁，还有可能有过量的铁；过量的铁，可能将三价铁离子全部转化成二价铁离子；
（3）Fe²⁺与KSCN溶液不反应；
（4）白色沉淀为氢氧化亚铁，红褐色沉淀为氢氧化铁，据此写出相应的化学反应方程式；
（5）Fe²⁺易被空气中的氧气氧化，具有还原性，Fe²⁺溶液易水解；
（6）硫酸亚铁易被氧化而变质，应排除溶液中的氧气，可用加热溶液的方法除去溶解氧；A管中产生的气体通入B管中排尽AB管中的空气，使AB充满还原性气体氢气，可防止生成的Fe （OH）₂被氧化；试管B中为NaOH溶液，将A中液体压到B中与其反应．

解答：解：（1）铁在高温下与水反应，铁表现为还原性，水表现出氧化性，生成四氧化三铁和氢气，反应方程式为3Fe+4H₂O（g） 

高温  .

Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O（g） 

高温  .

Fe₃O₄+4H₂；  
（2）铁和水蒸气反应，产物为四氧化三铁和氢气，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，一定发生Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O，取少量溶液B滴加KSCN溶液，若溶液变红色Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，则说明所得溶液中存在的阳离子是一定有Fe³⁺，一定有Fe₃O₄，可能有过量的铁；若溶液未变红色，可能含有过量的铁，将三价铁离子全部转化成二价铁离子，Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，故答案为：A；C；
（3）铁和水蒸气反应，产物为四氧化三铁和氢气，可能有过量的铁，固体物质溶于稀硫酸得溶液B，溶液中过量的铁可能将三价铁离子全部转化成二价铁离子，Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，Fe²⁺与KSCN溶液不反应，所以，该同学按上述实验方案进行了实验，结果溶液未变红色，
故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（4）可观察到生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，说明含有Fe²⁺离子，综上分析可知，白色沉淀为氢氧化亚铁，红褐色沉淀为氢氧化铁，所以反应为：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案为：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（5）Fe²⁺溶液因为水解和还原性而不易保存，可以加入酸抑制其水解，加入还原性铁（铁钉）防止其被氧化，故答案为：还原；Fe²⁺易被空气中的氧气氧化而变质；铁粉；
（6）加热时气体的溶解度降低，所以，除去蒸馏水中溶解的O₂常采用加热煮沸的方法；利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气，使A、B充满还原性气体氢气，可排除试管中的氧气，防止Fe（OH）₂ 被空气中氧气氧化，一段时间后，关闭止水夹，试管A中生成的FeSO₄溶液压到试管B，与试管B中的NaOH溶液反应，生成Fe（OH）₂沉淀，在试管B中观察到白色的Fe（OH）₂，
故答案为：把蒸馏水煮沸；利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气，防止Fe（OH）₂ 被空气中氧气氧化；B．

点评：本题主要考查了铁与水蒸气的反应以及产物的分析判断，考查了氢氧化亚铁的制备，掌握基础知识是解答的关键，本题难度不大．