Question

(12分)某研究小组为了探究“铁与水蒸气”的反应的产物，进行了下列实验：用如图所示实验装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”（石棉绒高温下不与水和铁反应）．

（1）如何检查该装置的气密性：                                                          

（2）写出铁与水蒸气反应的化学方程式                           

（3）验证固体产物中铁元素的价态

限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹；1mol/L CuSO₄、3mol/L H₂SO₄、3mol/L HNO₃、30%H₂O₂、0.01mol/L KMnO₄、20%KSCN、蒸馏水。

	实验步骤	预期现象与结论
步骤1	取反应后干燥的固体ag于试管中，加入足量的1mol/L CuSO4溶液，充分振荡，经固液分离、洗涤后，再向固体中滴加足量的            ，振荡溶解，过滤后将滤液配成250mL溶液，待用。
步骤2	取少量步骤1中滤液于试管中，
步骤3	取少量步骤1中滤液于试管中，

步骤1中加入足量1mol/L CuSO₄溶液的作用是                                     。

Answer

（1）将C处导气管末端浸入水槽中，加热A处圆底烧瓶，导管末端出现气泡，停止加热后导管末端出现一段稳定的水柱，就证明气密性良好。（2）3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2

（3）

实验步骤

预期现象与结论

步骤1

3mol/L H2SO4

步骤2

滴加1～2滴20%KSCN

溶液变红色，则固体产物含+3价铁

步骤3

滴加1～2滴0.01mol/L KMnO4

溶液紫色褪去，则固体产物含+2价铁

除去反应后固体中可能未反应完的铁粉，以免影响后续实验的结果分析

【解析】

试题分析：（1）检查该装置的气密性的方法是将C处导气管末端浸入水槽中，加热A处圆底烧瓶，导管末端出现气泡，停止加热后导管末端出现一段稳定的水柱。（2）炽热的铁与水蒸汽在高温时发生反应产生四氧化三铁和氢气，铁与水蒸气反应的化学方程式是3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2；（3）步骤1，取反应后干燥的固体ag于试管中，加入足量的1mol/L CuSO4溶液，充分振荡，经固液分离、洗涤后，再向固体中滴加足量的3mol/L H2SO4，振荡溶解，过滤后将滤液配成250mL溶液，待用。步骤2，滴加1～2滴20%KSCN，溶液变红色，则固体产物含+3价铁元素；步骤3，滴加1～2滴0.01mol/L KMnO4溶液，溶液紫色褪去，则固体产物含+2价铁元素。

考点：考查装置气密性的检查、Fe与水发生反应的现象、原理及产物中Fe元素的化合价的检验的知识。