Question

18．某探究小組的同學設計實驗探究鐵與水蒸氣的反應，并探究反應后生成物的一系列性質．

（1）圖甲為鐵與水蒸氣反應的實驗裝置，實驗前應先進行的操作是檢查裝置氣密性．
（2）圖甲I為產生水蒸氣的裝置，圖甲II為鐵與水蒸氣反應的裝置，寫出硬質玻璃管B內所發(fā)生反應的化學方程式3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（3）為了驗證硬質玻璃管B中反應后的氣體產物是H₂，還需從圖乙中選擇必要的儀器和藥品，設計出一套裝置，其連接順序為：a連j，f連b，c連h．（填下列裝置的接口字母）
（4）反應后，將圖甲II裝置中硬質玻璃管B內的全部固體置于試管中，加入60mL1mol/L的稀鹽酸，固體恰好完全溶解，再滴加KSCN溶液，發(fā)現溶液不顯血紅色，寫出此過程中所有可能發(fā)生反應的離子方程式Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．反應前硬質玻璃管B中加入Fe粉的質量為1.68g．

Answer 1

分析 （1）圖甲為鐵與水蒸氣反應的實驗裝置，生成的水蒸氣和鐵在高溫下反應需要裝置氣密性完好；
（2）硬質玻璃管B內所發(fā)生反應是鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣；
（3）為了驗證硬質玻璃管B中反應后的氣體產物是H₂，同時含有水蒸氣，需要通過裝置中的濃硫酸干燥氫氣，然后通過裝置中的氧化銅發(fā)生氧化還原反應生成紅色銅和水蒸氣，通過無水硫酸銅檢驗生成的水蒸氣存在，最后需要剩余氫氣的處理；
（4）反應后，將圖甲II裝置中硬質玻璃管B內的全部固體置于試管中，加入60mL1mol/L的稀鹽酸，固體恰好完全溶解，再滴加KSCN溶液，發(fā)現溶液不顯血紅色，說明無鐵離子存在，四氧化三鐵溶解后生成亞鐵離子和鐵離子，說明過量的鐵和過量的鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，鐵離子反應生成亞鐵離子，反應后全部生成氯化亞鐵，結合元素守恒計算鐵粉質量；

解答 解：（1）鐵與水蒸氣反應的實驗裝置分析可知，裝置中A需要生成水蒸氣，通入B中和鐵在高溫下反應所以需要裝置氣密性完好，實驗前應先進行的操作是檢查裝置氣密性，
故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）圖甲I為產生水蒸氣的裝置，圖甲II為鐵與水蒸氣反應的裝置，硬質玻璃管B內所發(fā)生反應是鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，
故答案為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（3）硬質玻璃管B中反應后的氣體產物是H₂，同時含有水蒸氣，需要通過裝置中的濃硫酸干燥氫氣，然后通過裝置中的氧化銅發(fā)生氧化還原反應生成紅色銅和水蒸氣，通過無水硫酸銅檢驗生成的水蒸氣存在，最后需要剩余氫氣的處理，為了驗證硬質玻璃管B中反應后的氣體產物是H₂，其連接順序為ajfbch，
故答案為：jfbch；
（4）反應后，將圖甲II裝置中硬質玻璃管B內的全部固體置于試管中，加入60mL1mol/L的稀鹽酸，固體恰好完全溶解，再滴加KSCN溶液，發(fā)現溶液不顯血紅色，說明無鐵離子存在，四氧化三鐵溶解后生成亞鐵離子和鐵離子，反應的離子方程式為：Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O，過量的鐵和過量的鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，反應的離子方程式為：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，鐵離子反應生成亞鐵離子，反應的離子方程式為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，依據元素元素守恒計算，鐵元素來源于鐵單質，氯元素來源于鹽酸溶液中的氯化氫，
             FeCl₂～2HCl～Fe，
                         2          1
    0.060L×1mol/L            n=0.03mol
反應前硬質玻璃管B中加入Fe粉的質量=56g/mol×0.03mol=1.68g，
故答案為：Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O、Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；1.68．

點評 本題考查了物質制備、物質性質、反應產物的實驗驗證等知識點，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．