Question

4．在常溫下，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)用下圖所示裝置，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)”．
（1）寫出該反應(yīng)的方程式：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；該反應(yīng)中的還原劑是Fe，氧化劑是H₂O．
（2）實(shí)驗(yàn)前必須對(duì)整套裝置進(jìn)行氣密性檢查，檢查方法是在玻璃管口A處接一乳膠管，乳膠管上連一玻璃管，并將管口浸沒水中，用酒精燈微熱燒瓶底部，如果觀察到水中的玻璃管口有氣體逸出，停止加熱后，玻璃管內(nèi)有一段水柱，且較長(zhǎng)時(shí)間水柱不回落，則表明裝置氣密性良好．
（3）圓底燒瓶中裝有水，該裝置的主要作用是為Fe與水蒸氣的反應(yīng)提供水蒸氣；燒瓶底部放置幾片碎瓷片，其作用是防止暴沸．
（4）酒精燈和酒精噴燈點(diǎn)燃的順序是先點(diǎn)燃酒精燈，產(chǎn)生水蒸氣后，再點(diǎn)燃酒精噴燈，理由是防止先點(diǎn)燃酒精噴燈導(dǎo)致Fe與O₂反應(yīng)．
（5）干燥管中的物質(zhì)是堿石灰等，作用是除去H₂中的水蒸氣．
（6）試管中收集的氣體是氫氣，如果要在A導(dǎo)管口點(diǎn)燃?xì)怏w，之前必須驗(yàn)純，方法是用試管收集一試管氣體，試管口向下靠近酒精燈火焰點(diǎn)燃，如果發(fā)出爆鳴聲，則證明收集的氫氣不純，如果是較輕的“噗”聲，則證明氫氣較純凈，目的是防止氫氣中混有氧氣，點(diǎn)燃時(shí)爆炸．

Answer 1

分析 鐵與水蒸氣在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，實(shí)驗(yàn)時(shí)先加熱 酒精燈，以提供水蒸氣，防止鐵與氧氣反應(yīng)，生成氫氣可用堿石灰干燥，用點(diǎn)燃的方法檢驗(yàn)氫氣，注意防止不純的氣體爆炸，以此解答該題．

解答 解：（1）鐵與水蒸氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，根據(jù)化合價(jià)升降來判斷氧化劑和還原劑．因鐵的化合價(jià)升高，所以鐵作還原劑，水中氫的化合價(jià)降低，水作氧化劑
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；Fe；H₂O；
（2）實(shí)驗(yàn)前必須對(duì)整套裝置進(jìn)行氣密性檢查，檢查方法是在玻璃管口A處接一乳膠管，乳膠管上連一玻璃管，并將管口浸沒水中，用酒精燈微熱燒瓶底部，如果觀察到水中的玻璃管口有氣體逸出，停止加熱后，玻璃管內(nèi)有一段水柱，且較長(zhǎng)時(shí)間水柱不回落，則表明裝置氣密性良好，
故答案為：在玻璃管口A處接一乳膠管，乳膠管上連一玻璃管，并將管口浸沒水中，用酒精燈微熱燒瓶底部，如果觀察到水中的玻璃管口有氣體逸出，停止加熱后，玻璃管內(nèi)有一段水柱，且較長(zhǎng)時(shí)間水柱不回落，則表明裝置氣密性良好；
（3）因?yàn)榉磻?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Fe與水蒸氣的反應(yīng)提供水蒸氣；防止暴沸；
（4）空氣中的氧氣會(huì)和金屬鐵反應(yīng)，進(jìn)行金屬鐵和水蒸氣的反應(yīng)試驗(yàn)，為防止干擾，應(yīng)該先用水蒸氣將空氣排凈，故應(yīng)該先點(diǎn)燃酒精燈，制取水蒸氣，再點(diǎn)燃酒精噴燈防止加熱鐵粉與空氣反應(yīng)，
故答案為：先點(diǎn)燃酒精燈，產(chǎn)生水蒸氣后，再點(diǎn)燃酒精噴燈；防止先點(diǎn)燃酒精噴燈導(dǎo)致Fe與O₂反應(yīng)；
（5）干燥管應(yīng)只能盛裝固體干燥劑，一般為堿石灰，用于干燥氫氣，故答案為：堿石灰等；除去H₂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(huì)引起爆炸，因此，點(diǎn)燃之前要檢驗(yàn)純度．方法是用試管收集一試管氣體，試管口向下靠近酒精燈火焰點(diǎn)燃，如果發(fā)出爆鳴聲，則證明收集的氫氣不純，如果是較輕的“噗”聲，則證明氫氣較純凈，
故答案為：氫氣；驗(yàn)純；用試管收集一試管氣體，試管口向下靠近酒精燈火焰點(diǎn)燃，如果發(fā)出爆鳴聲，則證明收集的氫氣不純，如果是較輕的“噗”聲，則證明氫氣較純凈；防止氫氣中混有氧氣，點(diǎn)燃時(shí)爆炸．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的制備、物質(zhì)成分的探究實(shí)驗(yàn)，題目側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，注意把握鐵及其化合物的性質(zhì)以及鐵離子的檢驗(yàn)方法，題目難度不大．