Question

在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng)，可以得到鐵的氧化物。該氧化物又可以經(jīng)過(guò)此反應(yīng)的逆反應(yīng)，生成顆粒很細(xì)的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應(yīng)活性，在空氣中受撞擊或受熱時(shí)會(huì)燃燒，所以俗稱“引火鐵”。請(qǐng)分別用圖2-1-6中示意的兩套儀器裝置，制取上述鐵的氧化物和“引火鐵”。實(shí)驗(yàn)中必須使用普通鐵粉和6mol/L鹽酸，其他試劑自選（裝置中必要的鐵架臺(tái)、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖2-1-6中均已略去）。

填寫下列空白：
（1）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管A中應(yīng)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(shí)驗(yàn)時(shí)，U型管G中應(yīng)加入的試劑是____________；
長(zhǎng)頸漏斗H中應(yīng)加入___________。
（3）兩套裝置中，在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要加熱的儀器是（填該儀器對(duì)應(yīng)的字母）__________。
（4）燒瓶I中發(fā)生的反應(yīng)有時(shí)要加入少量硫酸銅溶液，其目的是_________。
（5）試管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_______________。
（6）為了安全，在E管中的反應(yīng)發(fā)生前，在F出口處必須_____________________；
E管中的反應(yīng)開始后，在F出口處應(yīng)______________。

Answer 1

（1）普通鐵粉（或鐵粉）；作為水蒸氣發(fā)生器（或用來(lái)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）；6mol·L^-1鹽酸。
（3）A，B，E。
（4）加快氫氣產(chǎn)生的速率。
（5）Fe₃O₄+4H₂==3Fe+4H₂O
（6）檢驗(yàn)氫氣的純度；點(diǎn)燃?xì)錃狻?/div>

【錯(cuò)解分析】常見錯(cuò)解分析： 第（1）問(wèn)：①第一空填入Fe₂O₃，NaHCO₃。②第二空填入（i）盛水蒸氣，收集水蒸氣，水蒸氣冷凝成水流下。（ii）收集“引火鐵”，收集生成的Fe₃O₄，產(chǎn)生H₂，使A中的反應(yīng)3Fe+4H₂O→Fe₃O₄+4H₂向逆反應(yīng)進(jìn)行，在A中生成“引火鐵”。③第三空填入（i）產(chǎn)生水蒸氣；（ii）接收水蒸氣，冷凝多余的水蒸氣。（iii）收集“引火鐵”。④第四空填入O₂，CO，HCl的水溶液。
第（2）問(wèn)：①第一空填入（i）干燥劑；（ii）酸性干燥劑；（iii）NaOH水溶液；（iv）無(wú)水CuSO₄。②第二空填入（i）稀H₂SO₄；（ii）6mol/L鹽。
第（3）問(wèn)：①漏答A。②漏答B(yǎng)。③漏答E。④誤答C。⑤誤答G。⑥誤答I。
第（4）問(wèn)：①減慢反應(yīng)速率，檢驗(yàn)是否有水生成。②控制反應(yīng)進(jìn)行的程度。
第（5）問(wèn)：①3Fe+4H₂OFe₃O₄+4H₂           ②Fe₂O₃+3H₂2Fe+3H₂O
第（6）問(wèn)：①第一空填入（i）點(diǎn)燃以驗(yàn)純。（ii）密封，用棉花堵上，不讓空氣進(jìn)入試管。（iii）檢驗(yàn)氣體類別。②第二空填入（i）堵住，與空氣隔絕。（ii）打開。
第（1）問(wèn)：出現(xiàn)①誤區(qū)，是由于未讀懂題意，出現(xiàn)了與鐵、水蒸氣無(wú)關(guān)的物質(zhì)，導(dǎo)致失誤。出現(xiàn)②誤區(qū)中：（i）是由于誤認(rèn)為是Fe₃O₄+H₂反應(yīng)有水生成所致；（ii）是由于沒看懂實(shí)驗(yàn)裝置圖，不知道其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)所致。出現(xiàn)③誤區(qū)中：（i）是由于把B，C瓶的作用顛倒了所致；（ii）是由于未答出本質(zhì)所在是防止倒吸，逆向思維能力較差，導(dǎo)致失誤；（iii）是由于未看懂左側(cè)裝置圖，不知道其中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)所致。出現(xiàn)④誤區(qū)，是由于未審出左側(cè)裝置圖中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)所致。
第（2）問(wèn)：出現(xiàn)①誤區(qū)中：（i）是由于未指明必須使用堿性固體干燥劑所致；（ii），（iv）是由于忽略了氯化氫氣體的存在所致；（iii）是由于不懂干燥劑干燥氣體的原理所致。出現(xiàn)②誤區(qū)中：（i）是由于不符合題目限定的必須使用“6mol·L^-1鹽酸”的條件，導(dǎo)致失誤；（ii）是由于筆誤，丟了一個(gè)“酸”字，使面目皆非，導(dǎo)致失誤。
第（3）問(wèn)：出現(xiàn)①誤區(qū)，是由于不知道Fe與H₂O蒸氣反應(yīng)需要高溫條件所致。出現(xiàn)②誤區(qū)，是由于不知道B瓶的作用是充當(dāng)水蒸氣發(fā)生器所致。出現(xiàn)③誤區(qū)，是由于不知道Fe₃O₄與H₂反應(yīng)需要高溫條件所致。出現(xiàn)④誤區(qū)，是由于錯(cuò)將C瓶作為水蒸氣發(fā)生器所致。出現(xiàn)⑤誤區(qū)，是由于錯(cuò)將干燥管加熱所致。出現(xiàn)⑥誤區(qū)，是由于錯(cuò)將氫氣發(fā)生器加熱所致。
第（4）問(wèn)：出現(xiàn)①誤區(qū)，是由于不懂得原電池原理所致。出現(xiàn)②誤區(qū)，是由于化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的概念混淆所致。
第（5）問(wèn)：出現(xiàn)①誤區(qū)，是由于未看懂右側(cè)實(shí)驗(yàn)裝置圖，不知道E中發(fā)生了什么化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致失誤。出現(xiàn)②誤區(qū)，是由于錯(cuò)將Fe₃O₄寫成Fe₂O₃所致。
第（6）問(wèn)：出現(xiàn)①誤區(qū)中：（i）是由于還未驗(yàn)純就點(diǎn)燃，就失去了驗(yàn)純的意義；（ii）是由于不懂得在反應(yīng)發(fā)生前應(yīng)排凈E管中的空氣，以保證純凈的H₂與Fe₃O₄反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理，導(dǎo)致失誤；（iii）是由于將檢驗(yàn)H₂純度與檢驗(yàn)氣體類別混為一談所致。出現(xiàn)②誤區(qū)中：（i）是由于不懂得有氣體參加反應(yīng)的體系，最后應(yīng)是開放體系的實(shí)驗(yàn)原理，導(dǎo)致失誤；（ii）是由于不懂得尾氣中的可燃性氣體應(yīng)點(diǎn)燃除去的道理所致。
【正解】認(rèn)真讀題，邊讀邊聯(lián)想有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式，看完全題會(huì)得到啟示。右邊圖比左邊圖更容易突破，H、I是制取H₂的實(shí)驗(yàn)室裝置，由此確定右圖是Fe₃O₄+H₂制取“引火鐵”的裝置圖，則左圖必是Fe+H₂O制取Fe₃O₄的裝置圖。在穩(wěn)定住大局之后，逐一回答問(wèn)題就比較容易了。
（1）實(shí)驗(yàn)開始前試管A中應(yīng)加入鐵粉，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，不斷通入水蒸氣，以保證反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。燒瓶B的作用顯然是充當(dāng)水蒸氣發(fā)生器，不斷向A試管中提供水蒸氣。燒瓶C的作用是為了防止倒吸。在D試管中收集到的是氫氣。
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，U型管G中應(yīng)加入堿性固體干燥劑，如：固體氫氧化鈉、堿石灰等。以吸收氯化氫酸霧和水，得到干燥、純凈的氫氣。長(zhǎng)頸漏斗H中應(yīng)加入6mol·L^-1的鹽酸。
（3）兩套裝置中，在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要加熱的儀器是A，B，E。
（4）燒瓶I中發(fā)生的反應(yīng)有時(shí)要加入少量硫酸銅溶液，其目的是加快氫氣產(chǎn)生的速率。因?yàn)镃uSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu，Cu與Zn形成原電池，加快了鋅與鹽酸反應(yīng)的速率。
（5）試管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe₃O₄+4H₂3Fe+4H₂O
（6）為了安全，在E管中的反應(yīng)發(fā)生前，在F出口處必須檢驗(yàn)氫氣的純度，E管中的反應(yīng)開始后，在F出口處應(yīng)點(diǎn)燃?xì)錃狻?/div>