Question

【题目】某同学利用下图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。

请回答下列问题：

（1）硬质试管中发生反应的化学方程式为____________________________ ；

（2）该同学欲确定反应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______，若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是___________________________；

（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：__________（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。若按如图所示的操作，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：_____________________ , _______________________；

（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_______性；由此可知，实验室中FeSO4溶液要临时配制并加少量铁粉的原因是___________________。

Answer 1

【答案】 3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2 一定有Fe3O4，可能有Fe Fe3O4和Fe Fe + 2Fe3+＝3Fe2+ FeSO4 + 2NaOH ＝ Fe(OH)2↓+ Na2SO4 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝ 4Fe(OH)3 还原 Fe2+ 易被空气中的氧气氧化而变质

【解析】（1）硬质试管中发生的反应是还原铁粉与水蒸气在高温下的反应，反应中生成Fe3O4和H2，化学方程式为：3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2。

（2）反应后硬质试管中的固体物质中一定含有Fe3O4，可能含有未完全反应的Fe，向固体中加入稀硫酸，一定发生的反应有：Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，可能发生的反应有：Fe+2H+=Fe2++H2↑、Fe+2Fe3+=3Fe2+。现向少量溶液B中滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则说明溶液中含有Fe3+，则原固体混合物中可能不含Fe，也可能含有少量的Fe；若溶液未变红色则说明溶液中不含有Fe3+，则加入稀硫酸后溶液中一定发生了、Fe+2Fe3+=3Fe2+，故原混合固体中一定含有Fe。故答案为：一定有Fe3O4，可能有Fe；Fe3O4和Fe。

（3）溶液未变红色是因为原混合固体中含有Fe单质，Fe将Fe3+还原为Fe2+，从而溶液中不含有Fe3+，对应的离子方程式为Fe + 2Fe3+＝3Fe2+。

（4）溶液B与NaOH溶液反应，观察到生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，可知开始生成Fe(OH)2，然后被氧化为Fe(OH)3，对应的化学方程式为：FeSO4 + 2NaOH ＝ Fe(OH)2↓+ Na2SO4、4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝ 4Fe(OH)3。

（5）（3）中未变红的溶液变成红色，说明溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+，则Fe2+具有还原性，易被空气中的氧气氧化而变质，因此实验室中FeSO4溶液要临时配制并加少量铁粉，加Fe的目的就是将氧化生成的Fe3+还原为Fe2+，发生的反应为Fe + 2Fe3+＝3Fe2+，故答案为：还原、Fe2+ 易被空气中的氧化而变质。