Question

1．在常溫下，Fe與水并不起反應，但在高溫下，Fe與水蒸氣可發生反應．
應用下列裝置，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”．

請回答該實驗中的問題．
（1）寫出該反應的反應方程式：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂并指明該氧化還原反應的還原劑是Fe，氧化劑是H₂O
（2）實驗前必須對整套裝置進行氣密性檢查，操作方法是在玻璃管口A處接一斷乳膠管，乳膠管頭上連一段玻璃管，并將管口沒入水中，用酒精燈火焰微熱燒瓶底部，如果能夠觀察到沒入水中的玻璃管口有氣體逸出，停止加熱后，玻璃管內有水柱上升，且較長時間水柱不回落，則標明該套裝置氣密性良好
（3）圓底燒瓶中盛裝的水，該裝置受熱后的主要作用是為硬質玻璃管內Fe與水蒸氣的反應實驗提供持續不斷的水蒸氣 燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，碎瓷片的作是防止暴沸
（4）酒精燈和酒精噴燈點燃的順序是先點燃酒精燈，產生水蒸氣后，再點燃酒精噴燈；防止先點燃酒精噴燈所導致的Fe與O₂的反應
（5）干燥管中盛裝是的物質是堿石灰，作用是除去H₂中的水蒸氣．

Answer 1

分析 鐵與水蒸氣在加熱條件下發生氧化還原反應生成四氧化三鐵和氫氣，實驗時先加熱酒精燈，以提供水蒸氣，防止鐵與氧氣反應，生成氫氣可用堿石灰干燥，用點燃的方法檢驗氫氣，注意防止不純的氣體爆炸，以此解答該題．

解答 解：（1）鐵與水蒸氣發生氧化還原反應：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，根據化合價升降來判斷氧化劑和還原劑．因鐵的化合價升高，所以鐵作還原劑，水中氫的化合價降低，水作氧化劑，
故答案為：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；Fe；H₂O；
（2）實驗前必須對整套裝置進行氣密性檢查，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，玻璃管內有一段水柱，且較長時間水柱不回落，則表明裝置氣密性良好，
故答案為：在玻璃管口A處接一斷乳膠管，乳膠管頭上連一段玻璃管，并將管口沒入水中，用酒精燈火焰微熱燒瓶底部，如果能夠觀察到沒入水中的玻璃管口有氣體逸出，停止加熱后，玻璃管內有水柱上升，且較長時間水柱不回落，則標明該套裝置氣密性良好；
（3）因為反應物為水蒸氣與鐵，所以這里加熱的目的就是提供水蒸氣，燒瓶底部應事先放置碎瓷片，放碎瓷片的目的是防止沸騰事故發生，
故答案為：為硬質玻璃管內Fe與水蒸氣的反應實驗提供持續不斷的水蒸氣；防止暴沸；
（4）空氣中的氧氣會和金屬鐵反應，進行金屬鐵和水蒸氣的反應試驗，為防止干擾，應該先用水蒸氣將空氣排凈，故應該先點燃酒精燈，制取水蒸氣，再點燃酒精噴燈防止加熱鐵粉與空氣反應，
故答案為：先點燃酒精燈，產生水蒸氣后，再點燃酒精噴燈；防止先點燃酒精噴燈導致Fe與O₂反應；
（5）干燥管應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；除去H₂中的水蒸氣．

點評 本題考查了物質的制備、物質成分的探究實驗，題目側重于考查學生的實驗探究能力，注意把握鐵及其化合物的性質以及鐵離子的檢驗方法，題目難度不大．