Question

15．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，用如图1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与水蒸气反应的实验，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）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂，8.4g铁粉参加此反应，转移电子为0.4mol
（2）玻璃管中石棉绒的作用是铁粉的载体，增大与水蒸气接触面积
（3）圆底烧杯中盛装的是水，该装置受热后的主要作用是为实验提供水蒸气
（4）某学习小组欲探究反应后的硬质玻璃管中固体物质中是否有过量的铁，设计了如下实验
①待硬质玻璃管冷却后，取少量其中的固体物质溶于稀硫酸的溶液A．
②分别取少量溶液A置于两支试管中．
    甲同学向一支试管中按如图2所示的操作加入氢氧化钠溶液，若只观察到生成白色沉淀变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，则能（填“能”或“不能”）说明有过量的铁，写出白色沉淀最终变成红褐色沉淀的化学方程式（OH） ₂+O₂+2H₂O（g）=Fe（OH） ₃
   乙同学向另一支试管中滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则不能（填“能”或“不能”）说明有过量的铁，若溶液未变红色，则能（填“能”或“不能”）说明有过量的铁，其未变红色的原因是Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺（用离子方程式表示）

Answer 1

分析 （1）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气；计算Fe的物质的量，根据方程式计算生成氢气物质的量，结合H元素化合价变化计算转移电子物质的量；
（2）作为铁粉的载体，增大与水蒸气接触面积；
（3）为实验提供水蒸气；
（4）加入氢氧化钠溶液只观察到生成白色沉淀变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，说明溶液A中含有硫酸亚铁，没有硫酸铁，生成的氢氧化亚铁沉淀被氧化为氢氧化铁；
向另一支试管中滴加KSCN溶液，若溶液变红色，说明溶液中含有铁离子，不能说明Fe粉过量，若溶液未变红色，说明溶液中没有铁离子，过量的Fe与铁离子反应生成亚铁离子．

解答 解：（1）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁与氢气，反应方程式为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂，Fe的物质的量为$\frac{8.4g}{56g/mol}$=0.15mol，根据方程式可知生成氢气物质的量为0.15mol×$\frac{4}{3}$=0.2mol，结合H元素化合价变化可知转移电子物质的量为0.2mol×2=0.4mol，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂；0.4；
（2）玻璃管中石棉绒的作用是：作为铁粉的载体，增大与水蒸气接触面积，有利于充分反应，
故答案为：铁粉的载体，增大与水蒸气接触面积；
（3）G加入后生成水蒸气，为实验提供水蒸气，
故答案为：为实验提供水蒸气；
（4）四氧化三铁与硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸铁，A溶液中加入氢氧化钠溶液只观察到生成白色沉淀变成灰绿色，最后变成红褐色的现象，说明溶液A中含有硫酸亚铁，没有硫酸铁，过量的Fe与铁离子反应生成亚铁离子，能说明有过量的铁，生成的氢氧化亚铁沉淀被氧化为氢氧化铁，反应离子方程式为：4Fe（OH） ₂+O₂+2H₂O（g）=Fe（OH） ₃，
向另一支试管中滴加KSCN溶液，若溶液变红色，说明溶液中含有铁离子，不能说明有过量的铁，若溶液未变红色，说明溶液中没有铁离子，过量的Fe与铁离子反应生成亚铁离子，反应离子方程式为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案为：能；（OH） ₂+O₂+2H₂O（g）=Fe（OH） ₃；不能；能；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．

点评 本题考查实验方案设计与评价，熟练掌握元素化合物性质、明确实验原理，题目难度不大．