Question

常溫下，F(xiàn)e與水并不起反應(yīng)，但在高溫下，F(xiàn)e與水蒸氣可發(fā)生反應(yīng)． 應(yīng)用下列裝置，在硬質(zhì)玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣的反應(yīng)實驗”．請回答該實驗中的問題．
（1）寫出該反應(yīng)的反應(yīng)方程式：

 

；并指明該氧化還原反應(yīng)的還原劑是

 

，氧化劑是

 

．
（2）實驗前必須對整套裝置進行氣密性檢查，操作方法是

 

．
（3）圓底燒瓶中盛裝的水，該裝置受熱后的主要作用是

 

；燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，碎瓷片的作用是

 

．
（4）酒精燈和酒精噴燈點燃的順序是

 

，為什么？

 

．
（5）干燥管中盛裝是的物質(zhì)是

 

，作用是

 

．
（6）試管中收集氣體是

 

，如果要在A處玻璃管處點燃該氣體，則必須對該氣體進行

 

，方法是

 

．這一操作的目的是

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,氧化還原反應(yīng),鐵及其化合物的性質(zhì)實驗

專題：實驗設(shè)計題,氧化還原反應(yīng)專題

分析：（1）對于鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式，教材中已出現(xiàn)，很容易寫出化學(xué)方程式．還原劑的判定方法根據(jù)化合價升高的物質(zhì)，氧化劑是化合價降低的物質(zhì)；
（2）檢驗裝置氣密性的方法一般用微熱的方法，根據(jù)冒出的氣泡和回流的水柱來判斷；
（3）反應(yīng)物為水蒸氣與鐵；放碎瓷片的目的是防止沸騰事故發(fā)生；
（4）如果在一套裝置中需要兩處加熱，一定要注意點燃加熱儀器的順序，一般是根據(jù)實驗的安全性和對實驗結(jié)果的影響來考慮；
（5）干燥管起干燥氫氣的作用，盛放固體干燥劑；
（6）點燃氫氣前一定要檢驗純度，防止發(fā)生爆炸．

解答： 解：（1）鐵與水蒸氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)：3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe₃O₄+4H₂，根據(jù)化合價升降來判斷氧化劑和還原劑．因鐵的化合價升高，所以鐵作還原劑，水中氫的化合價降低，H₂O作氧化劑．故答案為：3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe₃O₄+4H₂；Fe；H₂O；
（2）中學(xué)階段檢查裝置氣密性常用方法有兩種：一種是利用熱脹冷縮原理，另一種是利用氣壓原理．氣壓原理一般只有涉及到液體時才能用得到，這里顯然是利用熱脹冷縮原理．利用熱脹冷縮原理時要注意步驟一定要完整，既要證明“熱脹”，也要證明“冷縮”，
故答案為：在玻璃管口A處接一段乳膠管，乳膠管頭上連一段玻璃管，并將管口沒入水中，用酒精燈火焰微熱燒瓶底部，如果能夠觀察到?jīng)]入水中的玻璃管口有氣體逸出，停止加熱后，玻璃管內(nèi)有水柱上升，且較長時間水柱不回落，則標(biāo)明該套裝置氣密性良好；
（3）因為反應(yīng)物為水蒸氣與鐵，所以這里加熱的目的就是提供水蒸氣，燒瓶底部應(yīng)事先放置碎瓷片，放碎瓷片的目的是防止沸騰事故發(fā)生，
故答案為：為實驗提供水蒸氣；防止暴沸；
（4）點燃加熱儀器的順序要考慮實驗的安全性和對實驗結(jié)果的影響，在本實驗中為了防止鐵與空氣中的氧氣在加強熱的條件下反應(yīng)，應(yīng)該先點燃酒精燈，
故答案為：先點燃酒精燈，產(chǎn)生水蒸氣后再點燃酒精噴燈；防止鐵與空氣中的氧氣在加強熱的條件下反應(yīng)；
（5）干燥管中盛裝是的物質(zhì)是堿石灰，作用是除去反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣中的水蒸氣，故答案為：堿石灰；除去反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣中的水蒸氣；
（6）氫氣的爆炸極限是4.0%～75.6%，就是說當(dāng)氫氣的含量在上述范圍內(nèi)的話就會引起爆炸，因此，點燃之前要檢驗純度．
故答案為：氫氣；驗純；用試管收集一試管氣體，靠近酒精燈火焰，如果發(fā)出的聲音是“啪”的爆鳴聲，則證明產(chǎn)生的氫氣不純（含有氧氣），如果是“噗”的聲音，則證明是純凈的氫氣；防止點燃時，氫氣因含有氧氣而爆炸．

點評：本題考查性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，為高頻考點，把握高溫下鐵與水反應(yīng)及實驗中裝置的作用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重物質(zhì)性質(zhì)及實驗分析能力的考查，題目難度中等．