Question

1．某研究小組為了探究“鐵與水蒸氣”能否發生反應及反應的產物，進行了下列實驗．

（1）用如圖K8-2所示實驗裝置，在硬質玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱并通入水蒸氣，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣的反應實驗”（石棉絨是耐高溫材料，不與水反應）．反應一段時間后，有肥皂泡吹起時，用點燃的火柴靠近肥皂泡，當肥皂泡破裂，有爆鳴聲或“噗”的聲音（填實驗現象）時，
說明“鐵與水蒸氣”能夠進行反應．
（2）為了證明反應后的固體混合物中含有+3價的Fe，他們計劃取出少量混合物于試管中，加入足量的鹽酸，溶解、過濾．向濾液中滴加KSCN溶液，觀察溶液的顏色．在下表中填寫滴加KSCN溶液后可能觀察到的現象、結論與解釋（可以不填滿）．

	現象	結論與解釋
可能①	溶液變為紅色	混合物中含有+3價Fe，因為Fe3+遇KSCN變紅色
可能②	溶液為淺綠色	反應后的固體中可能含有+3價Fe，也可能不含有+3價Fe，因為若鐵剩余較多，可將溶液中的Fe3+還原為Fe2+

（3）將反應后固體溶于足量的鹽酸中充分溶解，可選用c試劑證明溶液中含有Fe²⁺．
a．Cl₂和KSCN溶液
b．NaOH溶液
c．KMnO₄溶液．

Answer 1

分析 （1）證明鐵與水蒸氣反應，只要證明反應中有氫氣生成即可，可通過點燃法判斷；
（2）反應后的固體中可能含有Fe和Fe₃O₄，溶于酸時可發生反應：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑、Fe₃O₄+8H⁺═2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O、Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，由于混合物中Fe的量不確定，可能有兩種情況：一是Fe較少，溶于酸后Fe³⁺有剩余，二是Fe較多，Fe³⁺完全被Fe還原為Fe²⁺，所以濾液中加KSCN溶液，可能變紅也可能溶液為淺綠色；
（3）因為溶液中可能含有Fe³⁺，可利用Fe²⁺的還原性，用KMnO₄溶液是否褪色進行檢驗．

解答 解：（1）要證明Fe與水蒸氣反應，只要證明生成了H₂就能說明，由實驗裝置和H₂的檢驗方法可用點燃法觀察是否有爆鳴聲，
故答案為：肥皂泡破裂，有爆鳴聲或“噗”的聲音；
（2）反應后的固體混合物中可能含有Fe和Fe₃O₄，在溶于酸時可發生如下反應：Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，Fe₃O₄+8H⁺═2Fe³⁺+Fe²⁺+4H₂O，Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺，由于混合物中Fe的量不確定，可能有兩種情況：一是Fe較少，溶于酸后Fe³⁺有剩余，二是Fe較多，Fe³⁺完全被Fe還原為Fe²⁺，所以濾液中加KSCN溶液，可能變紅也可能溶液為淺綠色，
故答案為：①溶液變為紅色；混合物中含有+3價Fe，因為Fe³⁺遇KSCN變紅色；②溶液為淺綠色；反應后的固體中可能含有+3價Fe，也可能不含有+3價Fe，因為若鐵剩余較多，可將溶液中的Fe³⁺還原為Fe²⁺；
（3）因為溶液中可能含有Fe³⁺，a、b試劑均不合適，可利用Fe²⁺的還原性，用KMnO₄溶液紫色褪去，進而證明溶液中含有亞鐵離子，故c正確，
故答案為：c．

點評 本題考查了鐵及其化合物性質、性質實驗方案的設計與評價，題目難度中等，注意掌握鐵及其化合物性質，明確具有鐵離子、亞鐵離子的方法，特別是鐵離子和亞鐵離子同時存在時檢驗亞鐵離子的方法，為高考熱點．