Question

9．某研究性學習小組請你參與“研究鐵與水反應所得固體物質的成分、性質及再利用”實驗探究，并共同解答下列問題：
【探究一】設計如圖所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗．
（1）硬質玻璃管B中發生反應的化學方程式為3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）反應前A中投放碎瓷片的目的是防止暴沸．
（3）裝置E中的現象是黑色固體變紅，右端管壁有水珠．
【探究二】設計如下實驗方案確定反應后硬質玻璃管中黑色固體的成分．
（4）待硬質玻璃管B冷卻后，取少許其中的固體物質溶于稀硫酸后，將所得溶液分成兩份．
（5）一份滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分（選填序號，下同）為A；若溶液未變紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分為B．
A．一定有Fe₃O₄         B．一定有Fe
C．只有Fe₃O₄           D．只有Fe
（6）簡述可以證明溶液中存在Fe²⁺的實驗方案加入酸性KMnO₄溶液，溶液變淺或褪色．

Answer 1

分析 【探究一】（1）鐵與水蒸氣在高溫下反應生成四氧化三鐵和氫氣，據此寫出反應的化學方程式；
（2）給液體加熱時容易發生暴沸現象，加入碎瓷片可防止暴沸；
（3）裝置E中氫氣還原黑色的氧化銅，反應生成紅色的銅單質和水；
【探究二】在驗證反應后黑色固體的成分時，檢驗Fe³⁺，最佳試劑為KSCN溶液；在確定存在Fe³⁺時，檢驗Fe²⁺，可用酸性KMnO₄溶液．由于酸性KMnO₄溶液與鹽酸發生反應，所以在溶解反應后的黑色固體時，不能用鹽酸，也不能用硝酸（因為HNO₃可氧化Fe²⁺），可用稀硫酸，據此解答．

解答 解：【探究一】（1）硬質管中鐵與水蒸氣在高溫下反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）液體加熱時容易發生暴沸現象，加入碎瓷片的作用是防止暴沸，
故答案為：防止暴沸；
（3）裝置E中發生反應為：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，則反應現象是：黑色固體變紅，右端管壁有水珠，
故答案為：黑色固體變紅，右端管壁有水珠；
【探究二】在驗證反應后黑色固體的成分時，檢驗Fe³⁺，最佳試劑為KSCN溶液；在確定存在Fe³⁺時，檢驗Fe²⁺，可用酸性KMnO₄溶液．由于酸性KMnO₄溶液與鹽酸發生反應，所以在溶解反應后的黑色固體時，不能用鹽酸，也不能用硝酸（因為HNO₃可氧化Fe²⁺），可用稀硫酸，
（4）根據分析可知，溶解反應后固體需要用稀硫酸，
故答案為：稀硫酸；
（5）一份滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變血紅色，說明溶液中含有鐵離子，則可推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分為：A一定有Fe₃O₄；
若溶液未變血紅色，則溶液中不存在鐵離子，可推斷硬質玻璃管B中固體物質中一定存在Fe，即B正確，
故答案為：A；B；
（6）檢驗亞鐵離子，需要用膠頭滴管加入酸性高錳酸鉀溶液，若酸性高錳酸鉀溶液褪色，則證明溶液中含有亞鐵離子，
故答案為：加入酸性KMnO₄溶液，溶液變淺或褪色．

點評 本題通過鐵及其化合物性質考查了探究物質組成、測量物質含量的方法，題目難度中等，注意掌握探究實驗的設計方法，明確鐵及其化合物性質，試題涉及知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力．