Question

4．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”．請分別用如圖所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6mol•L^-1的鹽酸，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中應加入的試劑是普通鐵粉（或鐵粉）；燒瓶B的作用是產生水蒸氣；燒瓶C的作用是防止水倒吸（或用作安全瓶）
（2）實驗時，長頸漏斗H中應加入6mol/L的稀鹽酸U型管G的作用是除去H₂中混有的HCl和水蒸氣
（3）裝置I中，在實驗時需要加熱的儀器是（填該儀器對應的字母）AB；當反應轉移了4mol電子時，試管D中收集到的氣體在標準狀況下的體積為44.8L．
（4）寫出試管A中發(fā)生反應的化學方程式：．

Answer 1

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，故裝置I中A和B都需要加熱．
（4）根據A中發(fā)生反應，此反應轉移8mol電子來分析．
（5）鐵與水蒸氣在高溫條件下生成四氧化三鐵和氫氣，據此寫出化學方程式．

解答 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 $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$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）；
（2）裝置I是用來制取氫氣的裝置，所以裝置H是用來添加6mol/L鹽酸的，F中發(fā)生反應：Fe₃O₄+4H₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$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，故答案為：6mol/L的稀鹽酸； 除去H₂中混有的HCl和水蒸氣；
（3）反應是在高溫的條件下反應的，所以A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：AB；
（4）根據A中發(fā)生反應，此反應轉移8mol電子，生成4mol氫氣，故當轉移4mol電子時，生成2mol氫氣，在標況下體積為44.8L，故答案為：44.8L；
（5）鐵與水蒸氣在高溫條件下生成四氧化三鐵和氫氣，據此寫出化學方程式：，故答案為：．

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．