Question

在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應，可以得到鐵的氧化物．該氧化物又可以經過此反應的逆反應，生成顆粒很細的鐵粉．這種鐵粉具有很高的反應活性，在空氣中受撞擊或受熱時會燃燒，所以俗稱“引火鐵“．請分別用下圖中示意的兩套儀器裝置，制取上述鐵的氧化物和“引火鐵“．實驗中必須使用普通鐵粉和6摩/升鹽酸，其他試劑自選（裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網、加熱設備等在圖中均已略去）．填寫下列空白：

（1）實驗進行時試管A中應加入的試劑是______；燒瓶B的作用是______；燒瓶C的作用是______；在試管D中收集得到的是______．
（2）實驗時，U型管G中應加入的試劑是______；長頸漏斗H中應加入______．
（3）兩套裝置中，在實驗時需要加熱的儀器是（填該儀器對應的字母）______．
（4）燒瓶I中發(fā)生的反應有時要加入少量硫酸銅溶液，其目的是______．
（5）試管E中發(fā)生反應的化學方程式是______．
（6）為了安全，在E管中的反應發(fā)生前，在F出口處必須______；E管中的反應開始后，在F出口處應______．

Answer 1

解：（1）根據題干中所提供的物質可以推斷出第一步實驗中除了生成四氧化三鐵外還會生成氫氣，發(fā)生的反應為鐵在高溫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 4H₂+Fe₃O₄；試管A是鐵與水蒸氣反應的裝置，故在A中裝的應該是普通鐵粉，在反應過程中 要生成氫氣，所以D是用來收集氫氣的，燒瓶的作用就是加熱液體或者對液體進行蒸餾，所以這里蒸餾瓶所起的作用就是產生水蒸氣，為了防止向試管中通入水蒸氣使試管驟冷，引起水的倒流從而在試管和收集氣體的試管中間加上了廣口瓶，保證實驗安全；A中是鐵和水蒸氣的反應；B中為產生水蒸氣的裝置，C為安全瓶防止倒吸的作用，D中收集的是氫氣，
故答案為：普通鐵粉（或鐵粉）；產生水蒸氣；防止水倒吸（或用作安全瓶）；氫氣；
（2）裝置I是用來制取氫氣的裝置，所以裝置H是用來添加鹽酸的，F中發(fā)生反應：Fe₃O₄+4H₂ 3Fe+4H₂O；由于使用的是稀鹽酸來制取氫氣，所以在產生氫氣的同時可能帶出部分水蒸氣和氯化氫氣體，故在U型管中加入固體來干燥氣體，吸收氯化氫和水蒸氣，所以U型管中為固體NaOH（或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑），
故答案為：固體NaOH（或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑）；6摩/升的稀鹽酸；
（3）反應是在高溫的條件下反應的，所以A和F裝置要加熱，同時反應需要水蒸氣的參加，故B也需要加熱，故答案為：A、B、E；
（4）燒瓶I中發(fā)生的反應是稀鹽酸和金屬鋅反應生成氫氣，加入少量硫酸銅溶液，鋅和硫酸銅反應銅在鋅表面析出，在稀鹽酸溶液中形成原電池反應加快反應進行，
故答案為：加快氫氣產生的速度；
（5）依據裝置和實驗目的分析，試管E中發(fā)生反應是氫氣還原四氧化三鐵的反應，反應的化學方程式是：Fe₃O₄+4H₂ 3Fe+4H₂O，故答案為：Fe₃O₄+4H₂ 3Fe+4H₂O；
（6）氫氣是可燃性氣體，做氫氣的性質實驗時必須保證氫氣是純凈的，為了安全，在E管中的反應發(fā)生前，在F出口處必須進行氣體驗證純度；E管中的反應開始后，在F出口處應點燃氫氣，避免排放到空氣中遇火爆炸；故答案為：檢驗氫氣的純度；點燃氫氣．
分析：（1）燒瓶的作用就是加熱液體或者對液體進行蒸餾，為了防止向試管中通入水蒸氣使試管驟冷，引起水的倒流而加了裝置C；
（2）為了方便加入稀鹽酸使用了長頸漏斗，由于鹽酸具有揮發(fā)性，所以在生成氫氣的同時也會帶出一部分水蒸氣和氯化氫．需要堿性的固體干燥劑；
（3）反應需要高溫和水蒸氣，故A和B都需要加熱．從實驗所要達到的目的可以看出，前一個裝置是完成第一步實驗的，而后一個裝置是完成第二步實驗的．裝置E需要加熱；
（4）依據原電池的反應原理分析主要作用；
（5）試管E中氫氣還原四氧化三鐵生成鐵的反應；
（6）氫氣是可燃性氣體，所以在做其性質實驗時要保證氫氣的純度．
點評：本題考查了鐵及其化合物性質的應用，主要是鐵和水反應，氫氣還原鐵的氧化物反應，實驗設計的裝置判斷和反應位置判斷，我們在制取氫氣時通常用的是稀硫酸，但是本題要求我們必須使用稀鹽酸，故氫氧化鈉的作用起了一箭雙雕的作用，這點是我們做題時易錯的地方，要多加注意，從這里可以看出，我們在做題時要克服思維定勢，仔細審題以保證答題的準確性．