Question

4．某研究小組為了探究“鐵與水蒸氣”能否發(fā)生反應及反應的產物，進行了一系列實驗．

（1）用圖1所示實驗裝置，在硬質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與水蒸氣的反應實驗”（石棉絨是耐高溫材料，不與水反應）．反應一段時間后，有肥皂泡吹起時，用點燃的火柴靠近肥皂泡，當肥皂泡破裂，有爆鳴聲時（填實驗現(xiàn)象），說明“鐵與水蒸氣”能夠進行反應，寫出鐵與水蒸氣反應的化學方程式3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）為了研究一定時間內鐵粉的消耗量，他們設計了如下實驗：準確稱量一定質量的鐵粉進行反應，收集并測量反應后生成的氣體體積（已折算成標準狀況）．
①收集并測量氣體體積應選圖2中的B裝置．
②稱取0.24g鐵粉與適量石棉絨混合，然后加熱至無氣體放出．最好選用B規(guī)格的量筒（選填字母序號）．
A． 100mL　　　　　B．200mL      C．500mL  D．1 000mL．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵與水蒸氣在高溫下反應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”能夠進行反應；
（2）①A收集裝置錯誤，不可以測量生成氫氣的體積；
②根據(jù)鐵的質量求出生成氫氣的質量，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，產生爆鳴聲說明有氫氣生成，即可說明“鐵與水蒸氣”能夠進行反應，實驗中石棉絨的作用是增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積，加快反應速率；
故答案為：肥皂泡破裂，有爆鳴聲；3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）①排水法收集氣體，量氣裝置的導氣管應短進長出，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=130mL，
選擇量筒時，應盡量減少誤差，所取量筒規(guī)格與量取體積接近，故應選擇規(guī)格為200ml的量筒，
故答案為：B．

點評 本題通過實驗探究鐵與水蒸氣的反應，題目難度中等，明確鐵及其化合物的性質是解題關鍵，注意排水法測量氣體體積的原理及裝置特點及量筒規(guī)格選擇，試題培養(yǎng)了學生的分析能力及化學實驗能力．