Question

如图是铁与水蒸气反应的实验装置。在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒(石棉绒是耐高温材料，与水、铁不反应)的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下铁与水蒸气反应的实验。

(1)已知该实验反应的反应方程式为：Fe+H₂OFe₃O₄+H₂(请配平)____。

(2)仪器a的名称是________。

(3)某同学为了研究一定时间内铁粉的转化率，设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，测量反应后生成气体的体积，计算铁粉的转化率。

①该同学应该先点燃___(填“A”或“B”)处的酒精灯(或酒精喷灯)，测量气体体积不可以选用上图中___(填“甲”“乙”或“丙”)装置。

②称取5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.448 L，则铁粉的转化率为___。

(4)将硬质玻璃管中反应后的固体混合物全部取出置于烧杯中，加入足量的盐酸溶解并过滤，为探究反应后溶液中可能的阳离子，小林同学进行如下实验，请你将下表补充完整：

步骤	现象	解释(用离子方程式表示)	结论
Ⅰ.取样，滴加KSCN溶液	溶液不变红色	①Fe3O4+8H^+=Fe^2++2Fe^3++4H2O ②____________	Ⅲ.反应后的溶液中阳离子为_______
Ⅱ.取样，滴加NaOH溶液	刚开始无明显现象，一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色	①____________ ②Fe^2++2OH^—=Fe(OH)2↓ ③4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

Answer

3、4、1、4 干燥管 A 甲 15% Fe+2Fe3+＝3Fe2+ OH－+H+＝H2O H＋、Fe2＋

【解析】

(1)根据原子守恒配平反应的方程式；

(2)分析装置图中仪器形状和用途判断仪器名称；

(3)①高温铁和水蒸气反应，所以装置A处加热产生水蒸气，再点燃B装置处的酒精灯，根据仪器的构造特点分析判断；

②依据铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，依据反应化学方程式定量关系计算反应的铁的质量，得到铁的转化率；

(4)依据方程式和实验现象分析判断。

(1)根据原子守恒可知该反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2；

(2)根据装置图中仪器的构造可知仪器a的名称是干燥管；

(3)①高温铁和水蒸气反应，所以装置A处加热产生水蒸气，再点燃B装置处的酒精灯，甲中导气管位置错误，不能到达排水量气的目的，不可以测量生成氢气的体积，乙丙都可以利用装置测定生成气体的体积；

②称取5.6 g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热反应一段时间。若测出的气体体积在标准状况下为0.448 L，生成的气体是氢气，物质的量为0.02mol，依据反应的化学方程式得到反应铁的质量为0.02mol×＝0.015mol，质量是0.015mol×56g/mol＝0.84g，则铁粉的转化率为×100%＝15%；

(4)向反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变红色，溶液中不存在铁离子，这说明铁过量，生成的铁离子被铁还原生成亚铁离子，离子方程式为Fe+2Fe3+＝3Fe2+；取样，滴加NaOH溶液，刚开始无明显现象，说明盐酸过量，首先发生中和反应，方程式为OH—+H+＝H2O；根据离子方程式可知有氢氧化亚铁生成，又因为氢氧化亚铁易被氧化，所以实验现象是一段时间后先出现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，根据以上分析可知反应后的溶液中阳离子为H＋、Fe2＋。