Question

【題目】常溫下，在沒有氧氣存在時，鐵粉與水幾乎不反應，但在高溫下，鐵粉能與水蒸氣反應。

（1）鐵粉與水蒸氣反應的化學方程式是________________________________。

（2）停止反應，待裝置冷卻后，取出反應后的混合物，加入過量的稀硫酸充分反應，過濾。簡述檢驗所得濾液中含有Fe3+的操作方法:______________________________。

（3）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的產物中不含+3價的鐵，原因是(結合化學方程式說明)___________________。

（4）向上述濾液中加入NaOH 溶液后，觀察到的現象為_______________________。沉淀由白色變為紅褐色的原因是______________________________________(用化學方程式表示)

（5）為了得到白色的Fe(OH)2沉淀，并盡可能可能較長時間保持白色沉淀，該同學設計了如圖所示的裝置，請簡述實驗操作:______________________________________________________。

Answer 1

【答案】 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 取少量濾液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液顏色。如果溶液變為紅色，說明原濾液中含有Fe3+，否則不含Fe3+ 如果反應后的混合物中鐵粉過量，可發生反應:Fe+2Fe3+=3Fe2+，鐵粉將溶液中的Fe3+全部還原為Fe2+，加入KSCN 溶液后不會變為紅色 生成白色沉淀，迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 實驗時，先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應，用生成的H2排出裝置中的空氣；然后關閉K，利用生成的H2將試管中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，則可在盛NaOH 溶液的試劑瓶中較長時間保存白色Fe(OH)2沉淀

【解析】（1）.在高溫下，鐵粉能與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2，反應方程式為：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2，故答案為：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2；

（2）.檢驗所得濾液中是否含有Fe3+，可利用Fe3+與SCN－反應使溶液顯紅色進行檢驗，具體的操作方法是：取少量濾液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液顏色。如果溶液變為紅色，說明原濾液中含有Fe3+，否則不含Fe3+，故答案為：取少量濾液于試管中，滴入幾滴KSCN溶液，觀察溶液顏色。如果溶液變為紅色，說明原濾液中含有Fe3+，否則不含Fe3+；

（3）.鐵與水蒸氣反應生成的四氧化三鐵可與稀硫酸發生反應：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：Fe+2Fe3+=3Fe2+，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鐵粉過量，可發生反應:Fe+2Fe3+=3Fe2+，鐵粉將溶液中的Fe3+全部還原為Fe2+，加入KSCN 溶液后不會變為紅色；

（4）.向上述濾液中加入NaOH 溶液后，Fe2＋與OH－反應生成Fe(OH)2，Fe(OH)2不穩定，接觸空氣時很快被氧化為Fe(OH)3，現象是生成白色沉淀，迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色，反應的化學方程式為：4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3，故答案是：生成白色沉淀，迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色；4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 ；

（5）.要較長時間觀察到氫氧化亞鐵的白色沉淀，關鍵是盡量減少氫氧化亞鐵與空氣接觸，可以利用生成的氫氣趕走裝置中的空氣，實驗步驟為：實驗時，先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應，用生成的H2排出裝置中的空氣；然后關閉K，利用生成的H2將試管中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，則可在盛NaOH 溶液的試劑瓶中較長時間保存白色Fe(OH)2沉淀，故答案為：實驗時，先打開活塞K，再將分液漏斗的活塞打開，使稀硫酸與鐵粉反應，用生成的H2排出裝置中的空氣；然后關閉K，利用生成的H2將試管中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，則可在盛NaOH 溶液的試劑瓶中較長時間保存白色Fe(OH)2沉淀。