Question

14．某興趣小組為了探究鐵粉與水蒸氣反應的產(chǎn)物，做了下面實驗．
資料：在不同溫度下，鐵粉與水蒸氣反應的產(chǎn)物不同．
Fe+H₂O$\frac{\underline{\;＜570℃\;}}{\;}$FeO+H₂    3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;＞570℃\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
實驗一：某興趣小組用下圖所示裝置，使鐵粉與過量水蒸氣充分反應并檢驗固體產(chǎn)物的組成．

（1）實驗過程中，應先點燃酒精燈（選填“酒精燈”或“酒精噴燈”）；目的是先產(chǎn)生水蒸氣，排盡空氣，裝置中石棉絨的作用是增大鐵粉與水蒸氣接觸面積．
（2）若在實驗中的某段時間內(nèi)生成H₂0.04g，則這段時間內(nèi)參加反應的鐵粉質(zhì)量至少是0.84g．
實驗二：鐵粉完全反應后，興趣小組對硬質(zhì)玻璃管中生成的FeO和Fe₃O₄的質(zhì)量進行測定，實驗流程如圖．

（1）實驗前如何檢查裝置A的氣密性關閉止水夾K，從長頸漏斗向試管內(nèi)加水，至長頸漏斗中管內(nèi)的液面高于管外液面，靜置一段時間，若液面高度差不變，則氣密性良好．
（2）裝置A中發(fā)生的反應方程式Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
（3）為了安全，在點燃酒精燈之前，在F裝置出口b處必須驗純．
（4）裝置C中所放試劑為濃硫酸，則裝置B的作用是除去HCl氣體．
（5）干燥管E右邊又連接干燥管F的目的是防止空氣中的二氧化碳和水被E吸收．
若無干燥管F，測得Fe₃O₄的質(zhì)量將偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）．
（6）若FeO和Fe₃O₄混合物的質(zhì)量為15.2g，反應完全后干燥管E的質(zhì)量增加了4.5g，則完全反應后D裝置中固體的質(zhì)量為11.2g；混合物中Fe₃O₄的質(zhì)量為11.6g．

Answer 1

分析 實驗一：（1）鐵能與空氣中的氧氣發(fā)生反應，先加熱酒精燈利用生成的水蒸氣排除裝置中的空氣；裝置中石棉絨可以增大水蒸氣與鐵粉的接觸面積；
（2）分析兩個反應可知產(chǎn)生四氧化三鐵需要的鐵少，因此可依據(jù)3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂ ，由氫氣的質(zhì)量求出需要鐵的質(zhì)量；
實驗二：（1）根據(jù)檢驗氣密性的方法進行分析解答；
（2）根據(jù)鋅和鹽酸反應產(chǎn)生氯化鋅和氫氣寫出反應 方程式；
（3）根據(jù)氫氣容易發(fā)生爆炸分析使用注意事項；
（4）根據(jù)產(chǎn)生的氫氣會混有雜質(zhì)，要進行除雜、干燥分析裝置的作用；
（5）根據(jù)堿石灰會吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣導致E裝置質(zhì)量增加大，會使測定的水多，影響實驗的沉淀分析；
（6）根據(jù)反應完全后干燥管E的質(zhì)量增加了4.5g，說明生成水為4.5g，則意味著則完全反應后固體減少的質(zhì)量就是水中氧元素的質(zhì)量計算剩余固體的質(zhì)量；根據(jù)混合物中氧元素的質(zhì)量及水中氧元素的質(zhì)量相等計算四氧化三鐵的質(zhì)量．

解答 解：實驗一：（1）鐵能與空氣中的氧氣發(fā)生反應，因此為了排除氧氣的干擾，先加熱酒精燈利用生成的水蒸氣排除裝置中的空氣；裝置中石棉絨可以增大水蒸氣與鐵粉的接觸面積，
故答案為：酒精燈；先產(chǎn)生水蒸氣，排盡空氣；增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積；
（2）解：設生成0.04g氫氣至少需要鐵的質(zhì)量為x
3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
168                      8
x                        0.04g
$\frac{168}{x}$=$\frac{8}{0.04g}$   x=0.84g
故答案為：0.84；
實驗二（1）檢查A裝置氣密性的方法：關閉止水夾K，從長頸漏斗向試管內(nèi)加水，至長頸漏斗中管內(nèi)的液面高于管外液面，靜置一段時間，形成的液柱不下降，即液面高度差不變，則氣密性良好；
故答案為：不變   
（2）鋅和鹽酸反應產(chǎn)生氯化鋅和氫氣；
故反應的方程式為：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑ 
（3）因為氫氣在點燃時容易發(fā)生爆炸，驗純?yōu)榱税踩�，在點燃酒精燈之前，在F裝置出口b處必須驗純；
故答案為：驗純；
（4）產(chǎn)生的氫氣會混有氯化氫和水蒸氣，因此要先通過水除去氯化氫，再通過濃硫酸除去水蒸氣；
故答案為：濃硫酸；除去HCl氣體；
 （5）堿石灰會吸收空氣中的二氧化碳和水蒸氣導致E裝置質(zhì)量增加大，會使測定生成的水多，使測定的結果偏大；
故答案為：防止空氣中的二氧化碳和水被E吸收；偏大；
（6）反應完全后干燥管E的質(zhì)量增加了4.5g，說明生成水為4.5g，水中氧元素的質(zhì)量就是混合物中減少的氧元素的質(zhì)量，氧元素的質(zhì)量為：4.5g×$\frac{16}{18}$×100%=4g 因此剩余固體的質(zhì)量就是混合物的質(zhì)量-氧元素的質(zhì)量，即15.2g-4g=11.2g；
設四氧化三鐵的質(zhì)量為x，則氧化亞鐵的質(zhì)量為（15.2g-x）
x×$\frac{64}{232}$×100%+（15.2g-x）×$\frac{16}{72}$×100%=4g   x=11.6g；
故答案為：11.2； 11.6．

點評 本題屬于信息題的考查，考查了物質(zhì)性質(zhì)的探究，依據(jù)題目的信息及已有的知識進行分析計算，難度較大，能夠考查學生的能力．