Question

12．某研究小組為了探究“鐵與水蒸氣”能否發(fā)生反應(yīng)及反應(yīng)的產(chǎn)物，進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)：
（1）用如圖1所示實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)”（石棉絨是耐高溫材料，不與水和鐵反應(yīng)）．

①反應(yīng)一段時(shí)間后，有肥皂泡吹起時(shí)，用點(diǎn)燃的火柴靠近肥皂泡，當(dāng)肥皂泡破裂，有爆鳴聲時(shí)（填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），說明“鐵與水蒸氣”能夠進(jìn)行反應(yīng)．
②寫出鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
③實(shí)驗(yàn)中石棉絨的作用是增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積．
（2）為了研究一定時(shí)間內(nèi)鐵粉的轉(zhuǎn)化率，他們設(shè)計(jì)了如圖2所示實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)確稱量一定質(zhì)量的鐵粉進(jìn)行反應(yīng)，收集并測量反應(yīng)后生成氣體的體積，計(jì)算出鐵粉的轉(zhuǎn)化率．
①收集并測量氣體體積應(yīng)選圖中的B裝置．
②稱取0.24 g鐵粉與適量石棉絨混合，然后加熱至無氣體放出．若室溫下氫氣密度約為0.088 g/L，最好選用B（選填字母序號）規(guī)格的量筒．
A.100 mLB.200 mLC.500 mLD.1 000 mL．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，爆鳴聲說明有氫氣生成，即可說明“鐵與水蒸氣”能夠進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中石棉絨可以增大反應(yīng)物的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
（2）①A收集裝置錯(cuò)誤，不可以測量生成氫氣的體積；
②根據(jù)鐵的質(zhì)量求出生成氫氣的質(zhì)量，根據(jù)氫氣的密度求出體積，以此選擇量筒的規(guī)格．

解答 解：（1）鐵與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂； 如果肥皂泡破裂，產(chǎn)生爆鳴聲說明有氫氣生成，即可說明“鐵與水蒸氣”能夠進(jìn)行反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中石棉絨的作用是增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積，加快反應(yīng)速率；
故答案為：①肥皂泡破裂，有爆鳴聲；②3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；③增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積；
（2）①排水法收集氣體，量氣裝置的導(dǎo)氣管應(yīng)短進(jìn)長出，否則不能將水排到量筒中，無法測量氣體的體積，
故答案為：B；
②3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
   3×56g                      8g
    0.24g                     m（H₂）
m（H₂）=$\frac{0.24g×8g}{3×56g}$=0.0114g
V（H₂）=$\frac{0.0114g}{0.088g/L}$=0.13L
選擇量筒時(shí)，應(yīng)盡量減少誤差，所取量筒規(guī)格與量取體積接近，故應(yīng)選擇規(guī)格為200ml的量筒，
故答案為：B．

點(diǎn)評 本題通過實(shí)驗(yàn)探究鐵與水蒸氣的反應(yīng)，明確鐵及其化合物的性質(zhì)是解題關(guān)鍵，注意排水法測量氣體體積的原理及裝置特點(diǎn)，注意量筒規(guī)格選擇．