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(jīng)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 mol·L^-1鹽酸，其他試劑自選(裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)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形管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

(1)普通鐵粉(或鐵粉)  作為水蒸氣發(fā)生器(或用來產(chǎn)生水蒸氣)  防止水倒吸(或用作安全瓶)  氫氣

(2)固體NaOH(或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑)    6 mol·L^-1 HCl

(3)ABE

(4)加快氫氣產(chǎn)生的速率

(5)Fe₃O₄+4H₂3Fe+4H₂O

(6)檢驗氫氣的純度  點燃氫氣

解析：首先明確本題涉及的3個反應：①普通鐵粉的高溫氧化：3Fe+4H₂O(g) Fe₃O₄+4H₂；②四氧化三鐵的熱還原：Fe₃O₄+4H₂3Fe+4H₂O；③用6 mol·L^-1HCl與較活潑金屬(例如鋅)制備上述反應所需的還原劑氫氣：Zn+2HCl====ZnCl₂+H₂↑。題目給出了兩個裝置圖，左圖內(nèi)有生成物排水取氣的裝置，右圖內(nèi)則有發(fā)生氫氣的裝置。由此可判斷出，前者為制取四氧化三鐵的裝置，后者為制取“引火鐵”的裝置。

    試管A里裝入的試劑是普通鐵粉，燒瓶B的作用是作為水蒸氣發(fā)生器，燒瓶C的作用是作為安全瓶防止水槽內(nèi)的冷水倒吸，收集在試管D內(nèi)的氣體當然是氫氣。

    在右圖中，由于鹽酸較濃(6 mol·L^-1)，與活潑金屬反應所產(chǎn)生的氫氣中或多或少地會帶有部分鹽酸酸霧，如不除去鹽酸酸霧，則其會跟四氧化三鐵發(fā)生反應，所以U形管內(nèi)應該用固體氫氧化鈉或氧化鈣、堿石灰等堿性干燥劑，以除去酸霧。至于6 mol·L^-1鹽酸，當然應從長頸漏斗加入作為氣體發(fā)生器的燒瓶內(nèi)。

    燒瓶B是水蒸氣發(fā)生器，為將其中的水變?yōu)檎魵�，當然需要加熱。普通鐵粉被水蒸氣氧化是在高溫進行的反應，四氧化三鐵被氫氣還原需在加熱條件下進行，因此A、B、E都需加熱。

    在燒瓶I中加入硫酸銅溶液，目的在于使跟鹽酸反應的金屬Zn表面因與硫酸銅置換而部分覆蓋金屬銅，形成銅鋅原電池，加快了氫氣產(chǎn)生的進程。

    為保證安全，進入試管E內(nèi)的氫氣必須是純氫氣，因而需驗純。自導管F逸入空氣中的氫氣應燒掉或?qū)С鍪彝猓�以避免與室內(nèi)的空氣發(fā)生爆炸。