Question

【題目】按如圖1所示裝置進行鐵和水蒸氣反應的實驗．

（1）鐵粉與水蒸氣反應的化學方程式是：；
（2）為檢驗生成的氣體產物，需從下圖選擇必要的裝置，其正確的連接順序為（用接口字母表示）a﹣ fgbch ， 描述能驗證氣體產物的實驗現象；
（3）停止反應，待裝置冷卻后，取出反應過的鐵粉混合物，加入過量的稀硫酸充分反應，過濾．簡述檢驗所得濾液中Fe3+的操作方法：；
（4）經檢驗上述濾液中不含Fe3+ ， 這不能說明鐵粉與水蒸氣反應所得產物中不含+3價的鐵．原因是（用離子方程式說明）：；
（5）某同學利用上述濾液制取白色的Fe（OH）2沉淀，向濾液中加入NaOH溶液后，觀察到生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色．
①沉淀由白色變為紅褐色的化學方程式是：；
②為了得到白色的Fe（OH）2沉淀，并盡可能使沉淀長時間保持白色，有同學設計如圖2所示的裝置：通電后，溶液中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色．下列說法中正確的是（填序號）．
A．電源中的a為正極，b為負極
B．可以用NaCl溶液作為電解液
C．A、B兩端都必須用鐵作電極
D．陰極發生的反應是2H++2e﹣═H2↑

Answer 1

【答案】
（1）Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2
（2）黑色的氧化銅變成紅色，白色的無水硫酸銅變成藍色
（3）取少量濾液與試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，證明含有鐵離子，否則無鐵離子
（4）如果反應后的混合物中含有過量的鐵粉，會發生反應2Fe3++Fe=3Fe2+ ， 鐵粉把鐵離子全部還原為亞鐵離子后滴入KSCN溶液不變紅色
（5）4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；ABD
【解析】（1）在高溫下，鐵粉和水蒸氣反應，產物有四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為：Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2； 故答案為：Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2；（2）將產生的氣體干燥后再與氧化銅反應生成銅單質和水，無水硫酸銅遇水變藍色，所以實驗裝置連接順序為afgbch，能驗證氣體為氫氣的實驗現象是黑色的氧化銅變成紅色，白色的無水硫酸銅變成藍色，故答案為：fgbch；黑色的氧化銅變成紅色，白色的無水硫酸銅變成藍色；（3）檢驗濾液中是否含有Fe3+的簡單方法是滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變紅色，若溶液變紅色證明含有Fe3+ ， 否則不含；故答案為：取少量濾液與試管中，滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，證明含有鐵離子，否則無鐵離子；（4）反應生成四氧化三鐵可以與稀硫酸發生反應Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若鐵粉過量，還可以和鐵離子反應生成亞鐵離子，所以濾液中可能含有鐵離子，也可能不含有鐵離子；故答案為：如果反應后的混合物中含有過量的鐵粉，會發生反應2Fe3++Fe=3Fe2+ ， 鐵粉把鐵離子全部還原為亞鐵離子后滴入KSCN溶液不變紅色；（5）①氫氧化亞鐵不穩定接觸空氣時很快被氧化為氫氧化鐵，反應的化學方程式為：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；故答案為：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；②要較長時間觀察到氫氧化亞鐵的白色沉淀，關鍵是怎樣降低反應體系中氧氣的量，利用生成的氫氣趕凈裝置中的氧氣，氫氣應在下面的電極產生，A．產生氫氣的電極應為陰極，所以根據裝置圖可知，電源中的a為正極，b為負極，故A正確；B．可以用NaCl溶液作為電解液，陰極產生氫氧化鈉與陽極產生的亞鐵離子生成氫氧化亞鐵，故B正確；C．陽極用鐵作電極，陰極不一定要用鐵作電極，故C錯誤；D．陰極是氫離子得電子生成氫氣，電極反應式是2H++2e﹣═H2↑，故D正確，故選：ABD．
（1）在高溫下，鐵粉和水蒸氣反應，產物有四氧化三鐵和氫氣；（2）生成的氣體產物為氫氣，氫氣與氧化銅反應生成水，氫氣與氧化銅反應之前要干燥，據此檢驗即可；（3）檢驗濾液中是否含有Fe3+的簡單方法是滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液是否變紅色；（4）反應生成四氧化三鐵可以與稀硫酸發生反應Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O，若鐵粉過量，還可以和鐵離子反應生成亞鐵離子，所以濾液中可能含有鐵離子，也可能不含有鐵離子；（5）①氫氧化亞鐵不穩定接觸空氣時很快被氧化為氫氧化鐵；
②要較長時間觀察到氫氧化亞鐵的白色沉淀，關鍵是怎樣降低反應體系中氧氣的量，利用生成的氫氣趕凈裝置中的氧氣，氫氣應在下面的電極產生，據此答題；