Question

红热的铁能与水蒸气反应，有氢气生成，现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验，并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题：

(1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式：____________________________。

(2)干燥管C中盛放的是碱石灰，其作用是___________________。

(3)把B中反应后的产物加入足量的盐酸，用该溶液制取FeCl₃·6H₂O晶体。

①欲检验溶液中含有Fe³⁺，选用的试剂为____________，现象是______________________。

②该实验小组同学用上述试剂没有检测到Fe³⁺，用离子方程式解释滤液中不存在Fe³⁺可能的的原因：_________________。

③将此滤液中FeCl₂完全氧化为FeCl₃最好选择下列物质中的_______。 

A.酸性KMnO₄溶液        B.Cl₂     C.Na₂O₂ D.FeCl₃

Answer

3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 吸收水蒸气(或干燥H2) KSCN溶液 溶液变红 2Fe3++Fe=3Fe2+ B

【解析】

本实验是利用红热的铁能与高温水蒸气反应，用简单的方法收集、检验生成的氢气。实验原理是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，该方法制取的氢气中含有大量的水蒸气，在收集氢气前必须干燥。反应后硬质玻璃管中的固体成分有两种可能：只有四氧化三铁或四氧化三铁与铁的混合物。加足量盐酸溶解固体时发生的反应有Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O，2Fe3++Fe=3Fe2+。检验Fe3+的试剂是硫氰化钾溶液，为不引入新的杂质应选用Cl2将FeCl2氧化为FeCl3。由此分析。

(1)高温条件下铁能将水蒸气中氢元素置换生成氢气和四氧化三铁，化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。

(2)为防止收集的氢气中含有水蒸气，用装有碱石灰的干燥管吸收未反应的水蒸气，所以干燥管C的作用是吸收水蒸气(或干燥氢气)。

(3) B中反应后的固体物质可能是四氧化三铁或四氧化三铁和铁的混合物，加足量的盐酸可能发生的反应有Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O，2Fe3++Fe=3Fe2+。①Fe3+的检验常用KSCN溶液，如果溶液变红证明含有Fe3+。②如果剩余的铁过量，Fe3+全部被铁还原为Fe2+时，加入的KSCN溶液就不会变红，溶液中就不存在Fe3+，其离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+。③为了使最后得到的FeCl3·6H2O晶体尽量少含杂质，应该选用Cl2，2FeCl2+Cl2=2FeCl3，答案选B。