Question

1．某同學利用圖所示的實驗裝置進行鐵跟水蒸氣反應的實驗，并繼續(xù)研究鐵及其化合物的部分性質(zhì)．
請回答下列問題：
（1）硬質(zhì)試管中發(fā)生反應的化學方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）該同學欲確定硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分，設計了如下實驗方案：待硬質(zhì)試管冷卻后，取少許其中的固體物質(zhì)溶于稀硫酸得溶液，試猜想該溶液中可能含有的金屬陽離子．
猜想1：該溶液中可能含有Fe²⁺；
猜想2：該溶液中可能含有Fe³⁺；
猜想3：該溶液中可能含有Fe²⁺和Fe³⁺；
現(xiàn)在實驗室有以下藥品：NaOH溶液、KMnO₄溶液、HNO₃溶液、KSCN溶液、VC粉末并設計實驗方案檢驗溶液中可能含有的Fe²⁺和Fe³⁺，請完成下表．

實驗操作	預期的現(xiàn)象與結論
步驟1：取1-2mL上述溶液于試管甲中，向里面再滴入幾滴KSCN溶液，振蕩	有溶液變血紅色現(xiàn)象，則證明有Fe3+，若無該現(xiàn)象，則證明不含F(xiàn)e3+．
步驟2：另取1-2mL上述溶液于試管乙中，向里面再滴入幾滴KMnO4溶液，振蕩	有KMnO4溶液紫色褪去現(xiàn)象，則證明有Fe2+，若無該現(xiàn)象，則證明不含F(xiàn)e2+．
步驟3：綜合步驟1.2	得出結論

Answer 1

分析 （1）鐵粉與水蒸氣反應產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣；
（2）硬質(zhì)試管中固體物質(zhì)的成分為：四氧化三鐵，還有可能有過量的鐵；與硫酸反應：四氧化三鐵生成+2價的鐵和+3價的鐵，而過量的鐵能將三價鐵離子全部或部分轉化成二價鐵離子；
（3）Fe²⁺與Fe³⁺的檢驗．

解答 解：（1）鐵在高溫下與水反應，生成四氧化三鐵和氫氣，反應方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）鐵和水蒸氣反應，產(chǎn)物為四氧化三鐵和氫氣，冷卻后硬質(zhì)試管中含有四氧化三鐵，也可能有未反應完的鐵單質(zhì)，取少許該固體物質(zhì)溶于稀硫酸，一定發(fā)生Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O，也可能發(fā)生反應Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，猜想該溶液中可能含有的金屬陽離子為：Fe²⁺；Fe³⁺；Fe²⁺和Fe³⁺；
Fe³⁺遇KSCN溶液變?yōu)榧t色，F(xiàn)e²⁺有還原性，可以是酸性高錳酸鉀褪色，
取少量溶液滴加KSCN溶液，若溶液變紅色Fe³⁺+3SCN^-=Fe（SCN）₃，則說明所得溶液中存在陽離子Fe³⁺；若溶液未變紅色，則溶液中不含有2Fe³⁺；
取少量溶液滴加KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液紫色褪去，則證明所得溶液中存在陽離有Fe²⁺，若無該現(xiàn)象，則該溶液中不含有不含F(xiàn)e²⁺；
故答案為：Fe²⁺；Fe³⁺；Fe²⁺和Fe³⁺；

實驗操作	預期的現(xiàn)象與結論
步驟1：取1-2mL上述溶液于試管甲中，向里面再滴入幾滴 KSCN溶液，振蕩	有 溶液變血紅色現(xiàn)象，則證明有Fe3+，若無該現(xiàn)象，則證明不含F(xiàn)e3+．
步驟2：另取1-2mL上述溶液于試管乙中，向里面再滴入幾滴 KMnO4溶液，振蕩	有 KMnO4溶液紫色褪去現(xiàn)象，則證明有Fe2+，若無該現(xiàn)象，則證明不含F(xiàn)e2+．
步驟3：綜合步驟1.2	得出結論

點評 本題主要考查了鐵與水蒸氣的反應，進而對其產(chǎn)物進行分析，綜合考查了Fe³⁺和Fe²⁺的檢驗，本題難度不大，注意Fe³⁺和Fe²⁺的轉化．