Question

13．某研究性學(xué)習(xí)小組對教材中的鐵與高溫水蒸氣反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖做了如圖所示的優(yōu)化．通過觀察硬質(zhì)玻璃管Ⅱ和干燥管Ⅱ中的現(xiàn)象證明鐵與水蒸氣發(fā)生了反應(yīng)，用試管收集產(chǎn)生的經(jīng)干燥的氣體，并靠近火焰點(diǎn)火，觀察現(xiàn)象．請回答下列問題：
（1）在圓底燒瓶內(nèi)放入少許碎瓷片，其作用是防止暴沸
（2）寫出鐵與高溫水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)將鐵粉與石棉絨混合放在硬質(zhì)玻璃管Ⅰ中，其原因可能是C（填“A”“B”或“C”）．
A．石棉絨的作用是催化劑
B．石棉絨的作用是使鐵粉受熱均勻
C．石棉絨的作用是作鐵粉的載體以及防止鐵粉被吹入導(dǎo)管引起堵塞
（4）酒精燈a和酒精噴燈點(diǎn)燃的順序是先點(diǎn)燃酒精燈a，后點(diǎn)燃酒精噴燈，原因是用產(chǎn)生的水蒸氣將系統(tǒng)內(nèi)的空氣排盡，否則鐵與氧氣會發(fā)生反應(yīng)．
（5）能證明鐵與水蒸氣反應(yīng)的現(xiàn)象是硬質(zhì)玻璃管Ⅱ中黑色固體變紅，干燥管Ⅱ中白色固體變藍(lán)．
（6）試管中收集的氣體是氫氣，如果要在A處玻璃管處點(diǎn)燃該氣體，則必須對該氣體進(jìn)行驗(yàn)純，方法是用小試管收集一試管的氫氣，用手指堵住試管口移近酒精燈，松開手指，若聽到“噗”聲，表明氫氣是純的，可以點(diǎn)燃．

Answer 1

分析 利用酒精燈加熱燒瓶產(chǎn)生水蒸氣，進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管Ⅰ和鐵加熱發(fā)生反應(yīng)，通過干燥管Ⅰ吸收水蒸氣得到干燥的氫氣通過硬質(zhì)玻璃管Ⅱ中的氧化銅反應(yīng)生成紅色銅，干燥管Ⅱ出現(xiàn)白色硫酸銅變化為藍(lán)色硫酸銅晶體證明生成了水，最后收集氫氣靠近火焰點(diǎn)火，觀察現(xiàn)象，
（1）混合溶液加熱為避免加熱過程中發(fā)生暴沸，加入少許碎瓷片；
（2）鐵與高溫水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)將鐵粉與石棉絨混合以及在反應(yīng)管的兩端均放入少量石棉絨主要是防止鐵粉被吹入導(dǎo)管而引起堵塞；
（4）空氣中的氧氣會和金屬鐵反應(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)該將空氣排凈；
（5））根據(jù)金屬鐵在高溫下可以和水蒸氣之間發(fā)生反應(yīng)生成黑色的四氧化三鐵和固體和氫氣，氫氣點(diǎn)燃會產(chǎn)生水蒸氣，由此回答；
（6）點(diǎn)燃?xì)錃馇耙欢ㄒ獧z驗(yàn)純度，防止發(fā)生爆炸．

解答 解：（1）加熱液體時(shí)要防止暴沸，故應(yīng)加入少量碎瓷片防止暴沸發(fā)生，故答案為：防止暴沸；
（2）鐵與水蒸氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成Fe₃O₄和H₂：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)將鐵粉與石棉絨混合以及在反應(yīng)管的兩端均放入少量石棉絨主要是防止鐵粉被吹入導(dǎo)管而引起堵塞；
故選：C；
（4）空氣中的氧氣會和金屬鐵反應(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)該將空氣排凈，產(chǎn)生的水蒸氣排凈裝置中的空氣，防止加熱鐵粉與空氣反應(yīng)
故答案為：先點(diǎn)燃酒精燈a，后點(diǎn)燃酒精噴燈；用產(chǎn)生的水蒸氣將系統(tǒng)內(nèi)的空氣排盡，否則鐵與氧氣會發(fā)生反應(yīng)；
（5）金屬鐵在高溫下可以和水蒸氣之間發(fā)生反應(yīng)生成黑色的四氧化三鐵和固體和氫氣，CuO可以和氫氣反應(yīng)得到紅色的金屬銅以及水，硬質(zhì)玻璃管Ⅱ中黑色固體變紅，氫氣點(diǎn)燃會產(chǎn)生水蒸氣，干燥管Ⅱ中白色固體變藍(lán)．
故答案為：硬質(zhì)玻璃管Ⅱ中黑色固體變紅，干燥管Ⅱ中白色固體變藍(lán)；
（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(diǎn)燃之前要檢驗(yàn)純度，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(diǎn)燃時(shí)，氫氣因含有氧氣而爆炸，
故答案為：驗(yàn)純；用小試管收集一試管的氫氣，用手指堵住試管口移近酒精燈，松開手指，若聽到“噗”聲，表明氫氣是純的，可以點(diǎn)燃．

點(diǎn)評 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)，題目難度中等．