Question

4．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(xì)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”．請分別用如圖所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6mol•L^-1的鹽酸，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(jìn)行時試管A中應(yīng)加入的試劑是普通鐵粉（或鐵粉）；燒瓶B的作用是產(chǎn)生水蒸氣；燒瓶C的作用是防止水倒吸（或用作安全瓶）
（2）實驗時，長頸漏斗H中應(yīng)加入6mol/L的稀鹽酸U型管G的作用是除去H₂中混有的HCl和水蒸氣
（3）裝置I中，在實驗時需要加熱的儀器是（填該儀器對應(yīng)的字母）AB；當(dāng)反應(yīng)轉(zhuǎn)移了4mol電子時，試管D中收集到的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為44.8L．
（4）寫出試管A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：．

Answer 1

分析 （1）燒瓶的作用就是加熱液體或者對液體進(jìn)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，故裝置I中A和B都需要加熱．
（4）根據(jù)A中發(fā)生反應(yīng)，此反應(yīng)轉(zhuǎn)移8mol電子來分析．
（5）鐵與水蒸氣在高溫條件下生成四氧化三鐵和氫氣，據(jù)此寫出化學(xué)方程式．

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 $\frac{\underline{\;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(jìn)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）；
（2）裝置I是用來制取氫氣的裝置，所以裝置H是用來添加6mol/L鹽酸的，F(xiàn)中發(fā)生反應(yīng)：Fe₃O₄+4H₂ $\frac{\underline{\;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，故答案為：6mol/L的稀鹽酸； 除去H₂中混有的HCl和水蒸氣；
（3）反應(yīng)是在高溫的條件下反應(yīng)的，所以A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：AB；
（4）根據(jù)A中發(fā)生反應(yīng)，此反應(yīng)轉(zhuǎn)移8mol電子，生成4mol氫氣，故當(dāng)轉(zhuǎn)移4mol電子時，生成2mol氫氣，在標(biāo)況下體積為44.8L，故答案為：44.8L；
（5）鐵與水蒸氣在高溫條件下生成四氧化三鐵和氫氣，據(jù)此寫出化學(xué)方程式：，故答案為：．

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(xì)審題以保證答題的準(zhǔn)確性．