Question

某研究性学习小组对还原铁粉与水蒸气的反应产物进行科学探究．已知Ca（OH）₂的分解温度为580℃，铁粉与水蒸气反应的温度为900℃：根据如图1所示实验装置，进行了还原铁粉与水蒸气的反应实验，实验中观察到肥皂液中产生了大量的气泡．

（1）实验中Ca（OH）₂的作用是

 

．实验中产生的气体产物是

 

．
（2）为进一步探究还原铁粉与水蒸气反应固体产物的成分，研究性学习小组将反应后的固体经处理后得到黑色氧化物固体，针对黑色氧化物固体，该小组提出如下的假设并进行了相关的实验：
假设一：固体为FeO
假设二：固体为Fe₃O₄
假设三：

 

①限选用下列试剂：盐酸、KSCN溶液、K₃Fe（CN）₆溶液、氯水，证明假设一不成立

操作	现象	结论
		假设一不成立

②为了进一步确定产物的成分，用黑色固体进行了下列如图2实验：
加入足量氯水所发生反应的离子方程式是

 

；检验红褐色固体是否洗涤干净的操作是

 

；灼烧时盛放固体的仪器是

 

；若假设二成立，黑色固体最终全部转化成的红棕色粉末的质量是

 

g．

Answer 1

考点：铁及其化合物的性质实验

专题：实验设计题

分析：（1）氢氧化钙加热分解生成氧化钙和水，铁与高温水蒸气反应生成氢气，据此解答即可；
（2）依据假设一和假设二得出假设三：可能是FeO、Fe₃O₄的混合物；①若假设一不成立，即溶液中含有三价铁离子，依据三价铁离子的检验方法检验即可；②氯水具有强氧化性，能氧化亚铁离子生成铁离子，据此解答即可；依据铁元素守恒计算氧化铁的质量．

解答： 解：（1）氢氧化钙加热分解生成氧化钙和水，为高温下铁与水蒸气的反应提供了水蒸气，铁与高温水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁，故答案为：提供反应所需的水蒸气；H₂；
（2）①假设一不成立，即溶液中含有三价铁离子，检验三价铁离子的方法为：取少量固体于试管中，加入盐酸加热溶解，再加入KSCN溶液，振荡，若溶液出现血红色，则证明溶液中含有铁离子，即假设一不成立，故答案为：取少量固体于试管中，加入盐酸加热溶解，再加入KSCN溶液，振荡，若溶液出现血红色，则证明溶液中含有铁离子，否则假设一成立；②加入足量氯水的目的是氧化亚铁离子为铁离子，所发生反应的离子方程式是：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，检验红褐色固体是否洗涤干净的操作是：取最后一次洗涤液于试管中，用稀硝酸酸化，再加入AgNO₃溶液，若无浑浊现象则洗涤干净，5.8gFe₃O₄的物质的量为：

5.8g

232g/mol

=0.025mol，故铁元素的物质的量为：3×0.025mol=0.075mol，故生成氧化铁的质量为：

0.075mol

2

×160g/mol=6g，
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；取最后一次洗涤液于试管中，用稀硝酸酸化，再加入AgNO₃溶液，若无浑浊现象则洗涤干净；坩埚；6．

点评：本题主要考查的是铁以及其化合物的相互转化以及有关物质的量守恒的计算，属于中等题，有一定的难度．