Question

在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。 应用下列装置，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”，并收集纯净干燥的气体。请回答该实验中的问题。

（1）写出该反应的化学方程式           ；干燥剂是_________（写名称）。

（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是            ；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是                。

（3）试管中收集气体是          (写化学式)，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行            。在虚线框内画出收集该气体的装置图。（限选仪器：试管、玻璃导管、水槽）

（4）反应后得到黑色固体，主要成分是Fe₃O₄，还含有少量Fe和FeO；限选以下试剂：稀HNO₃、稀HCl、KSCN溶液、氯水、CuSO₄溶液；

设计实验方案检验所得固体中含有Fe₃O₄，写出实验步骤和实验现象_____________。

证明固体中含有没完全反应的Fe____________________________。

Answer

（1）3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2，碱石灰（氯化钙）

（2）提供水蒸气 防止暴沸

（3）H2 验纯

（4）取少量固体溶解在盐酸中，滴加少量KSCN溶液，若溶液显血红色，说明固体中含有Fe3O4。取少量固体，加入足量CuSO4溶液，若有红色固体生成，说明固体中含有Fe。或取少量固体，加入足量稀HCl溶液，若有无色气泡生成，说明固体中含有Fe。

【解析】

试题分析：（1）Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，该反应为3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2，干燥管内盛放的应该是固体干燥剂，可选择碱石灰或氯化钙；（2）装置受热后，水转化为水蒸气，则作用为为实验提供水蒸气；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，可防止液体剧烈沸腾，则作用为防止暴沸；（3）由发生的反应及干燥可知，最后只收集到H2，氢气的爆炸极限是4.0%～75.6%，氢气不纯加热易引起爆炸，因此，点燃之前要检验纯度，可用如图装置收集气体；

（4）①欲检验黑色固体中含有Fe3O4，只要证明存在Fe3+即可，具体方法是取少量固体溶解在盐酸中，滴加少量KSCN溶液，若溶液显血红色，说明固体中含有Fe3O4；②欲检验固体中有Fe可利用铁的还原性，具体方法是取少量固体，加入足量CuSO4溶液，若有红色固体生成，说明固体中含有Fe；或取少量固体，加入足量稀HCl溶液，若有无色气泡生成，说明固体中含有Fe。

考点：考查性质实验方案的设计，涉及反应原理及实验装置的特点分析。