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)過此反應(yīng)的逆反應(yīng)，生成顆粒很細的鐵粉．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(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(yīng)加入的試劑是

普通鐵粉（或鐵粉）

；燒瓶B的作用是

作為水蒸氣發(fā)生器（或用來產(chǎn)生水蒸氣）

；燒瓶C的作用是

防止水倒吸（或用作安全瓶）

；在試管D中收集得到的是

氫氣

．
（2）實驗時，U型管G中應(yīng)加入的試劑是

固體NaOH（或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑）

；長頸漏斗H中應(yīng)加入

6摩/升的稀鹽酸

．
（3）兩套裝置中，在實驗時需要加熱的儀器是（填該儀器對應(yīng)的字母）

A、B、E

．
（4）燒瓶I中發(fā)生的反應(yīng)有時要加入少量硫酸銅溶液，其目的是

加快氫氣產(chǎn)生的速度

．
（5）試管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

Fe₃O₄+4H₂

高溫  .

3Fe+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

檢驗氫氣的純度

；E管中的反應(yīng)開始后，在F出口處應(yīng)

點燃氫氣

．

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(yīng)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(jù)原電池的反應(yīng)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(yīng)；
（6）氫氣是可燃性氣體，所以在做其性質(zhì)實驗時要保證氫氣的純度．

解答：解：（1）根據(jù)題干中所提供的物質(zhì)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(yīng)為鐵在高溫和水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O

高溫  .

4H₂+Fe₃O₄；試管A是鐵與水蒸氣反應(yīng)的裝置，故在A中裝的應(yīng)該是普通鐵粉，在反應(yīng)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(chǎn)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(yīng)；B中為產(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)中發(fā)生反應(yīng)：Fe₃O₄+4H₂

高溫  .

3Fe+4H₂O；由于使用的是稀鹽酸來制取氫氣，所以在產(chǎn)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(yīng)是在高溫的條件下反應(yīng)的，所以A和F裝置要加熱，同時反應(yīng)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(yīng)是稀鹽酸和金屬鋅反應(yīng)生成氫氣，加入少量硫酸銅溶液，鋅和硫酸銅反應(yīng)銅在鋅表面析出，在稀鹽酸溶液中形成原電池反應(yīng)加快反應(yīng)進行，
故答案為：加快氫氣產(chǎn)生的速度；
（5）依據(jù)裝置和實驗?zāi)康姆治觯�試管E中發(fā)生反應(yīng)是氫氣還原四氧化三鐵的反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe₃O₄+4H₂

高溫  .

3Fe+4H₂O，故答案為：Fe₃O₄+4H₂

高溫  .

3Fe+4H₂O；
（6）氫氣是可燃性氣體，做氫氣的性質(zhì)實驗時必須保證氫氣是純凈的，為了安全，在E管中的反應(yīng)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(yīng)開始后，在F出口處應(yīng)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．

點評：本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)的應(yīng)用，主要是鐵和水反應(yīng)，氫氣還原鐵的氧化物反應(yīng)，實驗設(shè)計的裝置判斷和反應(yīng)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．