问题 填空题

某同学利用如图1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.

已知:①FeO+2H+=Fe2++H2O②Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O ③Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O

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)该同学欲确定反应一段时间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(只有一个选项符合题意)______,若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意)______.

A.一定有Fe3O4,可能有Fe    B.只有Fe(OH)3C.一定有Fe3O4和Fe

D.一定有Fe(OH)3,可能有FeE.只有Fe3O4

(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.若按图2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,实验室中含Fe2+的盐溶液需现用现配制的原因是______,并且配制含Fe2+的盐溶液时应加入少量______.

(6)乙同学为了获得持久白色的Fe(OH)2沉淀,准备用图3所示装置,用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液与新制的FeSO4溶液反应.获得不含O2的蒸馏水的方法是______.反应开始时,打开止水夹的目的是______;

一段时间后,关闭止水夹,在试管______(填“A”或“B”)中观察到白色的Fe(OH)2

答案

(1)铁在高温下与水反应,铁表现为还原性,水表现出氧化性,生成四氧化三铁和氢气,反应方程式为3Fe+4H2O(g) 

 高温 
.
 
Fe3O4+4H2

故答案为:3Fe+4H2O(g) 

 高温 
.
 
Fe3O4+4H2;  

(2)铁和水蒸气反应,产物为四氧化三铁和氢气,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,一定发生Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O,取少量溶液B滴加KSCN溶液,若溶液变红色Fe3++3SCN-⇌Fe(SCN)3,则说明所得溶液中存在的阳离子是一定有Fe3+,一定有Fe3O4,可能有过量的铁;若溶液未变红色,可能含有过量的铁,将三价铁离子全部转化成二价铁离子,Fe+2Fe3+═3Fe2+,故答案为:A;C;

(3)铁和水蒸气反应,产物为四氧化三铁和氢气,可能有过量的铁,固体物质溶于稀硫酸得溶液B,溶液中过量的铁可能将三价铁离子全部转化成二价铁离子,Fe+2Fe3+═3Fe2+,Fe2+与KSCN溶液不反应,所以,该同学按上述实验方案进行了实验,结果溶液未变红色,

故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+

(4)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,说明含有Fe2+离子,综上分析可知,白色沉淀为氢氧化亚铁,红褐色沉淀为氢氧化铁,所以反应为:FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

故答案为:FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

(5)Fe2+溶液因为水解和还原性而不易保存,可以加入酸抑制其水解,加入还原性铁(铁钉)防止其被氧化,故答案为:还原;Fe2+易被空气中的氧气氧化而变质;铁粉;

(6)加热时气体的溶解度降低,所以,除去蒸馏水中溶解的O2常采用加热煮沸的方法;利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气,使A、B充满还原性气体氢气,可排除试管中的氧气,防止Fe(OH)2 被空气中氧气氧化,一段时间后,关闭止水夹,试管A中生成的FeSO4溶液压到试管B,与试管B中的NaOH溶液反应,生成Fe(OH)2沉淀,在试管B中观察到白色的Fe(OH)2

故答案为:把蒸馏水煮沸;利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气,防止Fe(OH)2 被空气中氧气氧化;B.

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