Question

常温下，在没有氧气存在时，铁粉与水几乎不反应，但在高温下，铁粉能与水蒸气反应．
（1）铁粉与水蒸气反应的化学方程式是

Fe₃O₄+4H₂O

高温  .

3Fe+4H₂

．
（2）停止反应，待装置冷却后，取出反应后的混合物，加入过量的稀硫酸充分反应，过滤．简述检验所得滤液中含有Fe³⁺的操作方法：

取少量滤液与试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，证明含有铁离子，否则无铁离子

．
（3）经检验上述滤液中不含Fe³⁺，这不能说明铁粉与水蒸气反应所得的产物中不含+3价的铁．原因是（结合化学方程式说明）

如果反应后的混合物中含有过量的铁粉，会发生反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，铁粉把铁离子全部还原为亚铁离子后滴入KSCN溶液不变红色

．
（4）某同学利用上述滤液制取白色的Fe（OH）₂沉淀，向滤液中加入NaOH溶液后，观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色．
①沉淀由白色变为红褐色的化学反应方程式是

4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃

．
②为了得到白色的Fe（OH）₂沉淀，并尽可能较长时间保持白色沉淀，该同学设计了如图所示的装置：
请简述实验操作：

实验时先打开活塞K，再将分液漏斗的活塞打开，使稀硫酸与铁粉反应，用生成的氢气排出装置中的空气，然后关闭K，利用生成的氢气将试管中的硫酸亚铁溶液压入氢氧化钠溶液中，则可在盛氢氧化钠溶液的试剂瓶中较长时间保存白色氢氧化亚铁沉淀；

．

Answer 1

分析：（1）在高温下，铁粉和水蒸气反应，产物有四氧化三铁和氢气；
（2）检验滤液中是否含有Fe3+的简单方法是滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色；
（3）反应生成四氧化三铁可以与稀硫酸发生反应Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O，若铁粉过量，还可以和铁离子反应生成亚铁离子，所以滤液中可能含有铁离子，也可能不含有铁离子；
（4）①氢氧化亚铁不稳定接触空气时很快被氧化为氢氧化铁；
②要较长时间观察到氢氧化亚铁的白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，利用生成的氢气赶净装置中的氧气，据此分析实验步骤；

解答：解：（1）在高温下，铁粉和水蒸气反应，产物有四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：Fe₃O₄+4H₂O

高温  .

3Fe+4H₂；
故答案为：Fe₃O₄+4H₂O

高温  .

3Fe+4H₂；
（2）检验滤液中是否含有Fe³⁺的简单方法是滴入几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色，若溶液变红色证明含有Fe³⁺，否则不含；
故答案为：取少量滤液与试管中，滴入几滴KSCN溶液，若溶液变血红色，证明含有铁离子，否则无铁离子；
（3）反应生成四氧化三铁可以与稀硫酸发生反应Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O，若铁粉过量，还可以和铁离子反应生成亚铁离子，所以滤液中可能含有铁离子，也可能不含有铁离子；
故答案为：如果反应后的混合物中含有过量的铁粉，会发生反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，铁粉把铁离子全部还原为亚铁离子后滴入KSCN溶液不变红色；
（4）①氢氧化亚铁不稳定接触空气时很快被氧化为氢氧化铁，反应的化学方程式为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
故答案为：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
②要较长时间观察到氢氧化亚铁的白色沉淀，关键是怎样降低反应体系中氧气的量，利用生成的氢气赶净装置中的氧气，实验步骤为：实验时先打开活塞K，再将分液漏斗的活塞打开，使稀硫酸与铁粉反应，用生成的氢气排出装置中的空气，然后关闭K，利用生成的氢气将试管中的硫酸亚铁溶液压入氢氧化钠溶液中，则可在盛氢氧化钠溶液的试剂瓶中较长时间保存白色氢氧化亚铁沉淀；
故答案为：实验时先打开活塞K，再将分液漏斗的活塞打开，使稀硫酸与铁粉反应，用生成的氢气排出装置中的空气，然后关闭K，利用生成的氢气将试管中的硫酸亚铁溶液压入氢氧化钠溶液中，则可在盛氢氧化钠溶液的试剂瓶中较长时间保存白色氢氧化亚铁沉淀；

点评：本题考查了铁及其化合物性质的分析应用，实验过程分析和实验设计是解题关键，题目难度中等．