Question

为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列两组实验。

实验一：

(1)写出在高温加热装置中发生的反应的化学方程式___________

(2)虚线框处宜选择的装置是_____(填“甲”或“乙”)；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是_________________。

(3)实验后，为检验硬质玻璃管中的固体是否含+3价的铁元素，该同学取一定量的固体并用一定浓度的盐酸溶解，滴加_________溶液(填试剂名称或化学式)，没有出现血红色，说明该固体中没有+3价的铁元素。请你判断该同学的结论是否正确并说明理由________

实验二：绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管(带两端开关和，设为装置A)称重，记为m₁g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m₂g，B为干燥管。按图连接好装置进行实验。

实验步骤如下：(1)_______，(2)点燃酒精灯，加热，(3)________，(4)_______，(5)________，(6)称量A，重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m₃g。

(4)请将下列实验步骤的编号填写在对应步骤的横线上。

a. 关闭和  b. 熄灭酒精灯  c. 打开和缓缓通入  d. 冷却至室温

(5)必须要进行恒重操作的原因是_______________。

(6)已知在上述实验条件下，绿矾受热只是失去结晶水，硫酸亚铁本身不会分解，根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目X=____________(用含m₁、m₂、m₃的列式表示)。

Answer

3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g) 乙 铜丝由黑变红 硫氰化钾或KSCN 不正确，因为铁过量时：Fe＋2Fe3+=3Fe2+ c b d a 确保绿矾中的结晶水已全部失去

【解析】

实验一：（1）在高温加热装置中发生的反应是铁和水蒸气的反应；

（2）铁和水蒸气反应生成的气体为氢气，氢气比空气轻；实验时应先将螺旋状铜丝加热，铜和氧气反应生成黑色的氧化铜，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，氢气还原氧化铜生成铜；

（3）检验铁离子的试剂可以选择KSCN溶液，遇到铁离子变血红色，铁和铁离子反应生成亚铁离子；

实验二：实验时，为避免亚铁被氧化，应先通入氮气，冷却时注意关闭开关，防止氧气进入，冷却至室温再称量固体质量的变化；

（4）实验步骤为：打开 K1 和 K2 缓缓通入 N2，点燃酒精灯，加热，熄灭酒精灯，冷却至室温，关闭 K1和 K2，称量A；
（5）为了使FeSO4晶体结晶水完全失去，保证测量结果更准确，需要进行恒重操作；
（6）直至A恒重，记为m3 g，应为FeSO4和装置的质量，则m(FeSO4)=(m3-m1)。m(H2O)=(m2-m3)，以此计算n(H2O)、n(FeSO4)，结晶水的数目等于。

（1）在高温加热装置中发生的反应是铁和水蒸气的反应，化学方程式是：3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)，故答案为：3Fe(s)＋4H2O(g) Fe3O4(s)＋4H2(g)；

（2）铁和水蒸气反应生成的气体为氢气，氢气比空气轻，所以虚线框处宜选择的装置是乙，实验时应先将螺旋状铜丝加热，铜和氧气反应生成黑色的氧化铜，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，氢气还原氧化铜生成铜，现象是铜丝由黑变为红色，
故答案为：乙；铜丝由黑变红；

（3）实验后，为检验硬质玻璃管中的固体是否含+3价的铁元素，该同学取一定量的固体并用一定浓度的盐酸溶解，滴加 KSCN溶液，没有出现血红色，不能说明该固体中没有+3价的铁元素，因为若铁过量会和生成的铁离子反应生成亚铁离子，Fe+2Fe3+=3Fe2+，没有出现血红色，不能说明该固体中没有+3价的铁元素，该同学的结论不正确，故答案为：硫氰化钾或KSCN；不正确，因为铁过量时：Fe＋2Fe3+=3Fe2+；

（4）实验步骤为：打开 K1 和 K2 缓缓通入 N2，点燃酒精灯，加热，熄灭酒精灯，冷却至室温，关闭 K1和 K2，称量A，重复上述操作步骤，直至 A 恒重，记为m3 g，故答案为：c；b；d；a；

（5）只有FeSO4晶体中的结晶水完全失去，才能使测量结果更加准确，所以需要进行恒重操作，使两次称量的质量差小于0.1g，故答案为：确保绿矾中的结晶水已全部失去；

（6）直至A恒重，记为m3 g，应为FeSO4和装置的质量，则m(FeSO4)=(m3-m1)，m(H2O)=(m2-m3)，则n(H2O)=、n(FeSO4)=，结晶水的数目等于==；故答案为：。