Question

某兴趣小组为了探究铁粉与水蒸气反应的产物，做了下面实验。资料：在不同温度下，铁粉与水蒸气反应的产物不同：

Fe +H₂OFeO+H₂ ；3Fe + 4H₂OFe₃O₄ + 4H₂

实验一：某兴趣小组用如图所示装置，使铁粉与过量水蒸气充分反应并检验固体产物的组成。

(1)实验过程中，应先点燃_______(选填“酒精灯”或“酒精喷灯”)；目的是________，装置中石棉绒的作用是________。

(2)若在实验中的某段时间内生成0.2g H₂，则这段时间内参加反应的铁粉质量至少是_____g。

实验二：铁粉完全反应后，兴趣小组对硬质玻璃管中生成的FeO和Fe₃O₄的质量进行测定，实验流程如图：

(1)实验前检查装置A的气密性：关闭止水夹K，从长颈漏斗向试管内加水，至长颈漏斗中管内的液面高于管外液面，静置一段时间，若液面高度差_____，则气密性良好。

(2)装置A中发生的反应方程式_______。

(3)为了安全，在点燃酒精灯之前，在F装置出口b处必须_______。

(4)装置C中所放试剂为______，装置B的作用是_______。

(5)干燥管E右边又连接干燥管F的目的是______。若无干燥管F，测得Fe₃O₄的质量将____(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。

Answer

酒精灯 先产生水蒸气，排尽空气 增大铁粉与水蒸气接触面积 4.2 不变 Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ 验纯 浓硫酸 除去HCl气体 防止空气中的二氧化碳和水被E吸收 偏大

【解析】

实验一：

(1)铁能与空气中的氧气发生反应，先加热酒精灯利用生成的水蒸气排除装置中的空气；装置中石棉绒可以增大水蒸气与铁粉的接触面积；

(2)分析两个反应可知产生四氧化三铁需要的铁少，因此可依据3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 ，由氢气的质量求出需要铁的质量；

实验二：

利用装置A制备氢气，加入药品反应可以随时进行随时停止，通过装置B除去挥发出的氯化氢气体，通过装置C中的浓硫酸干燥氢气，通过装置D还原铁的氧化物得到金属铁和水蒸气，通过装置E吸收生成的水蒸气，最后连接装置F是为了避免空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置E影响测定结果。

(1)根据检验气密性的方法进行分析解答；

(2)根据锌和盐酸反应产生氯化锌和氢气写出反应的方程式；

(3)根据氢气容易发生爆炸分析使用注意事项；

(4)根据产生的氢气会混有杂质，要进行除杂、干燥分析装置的作用；

(5)根据碱石灰会吸收空气中的二氧化碳和水蒸气导致E装置质量增大，会使测定的水多，影响实验的测定分析。

实验一：

(1)铁能与空气中的氧气发生反应，因此为了排除氧气的干扰，先加热酒精灯利用生成的水蒸气排除装置中的空气；装置中石棉绒可以增大水蒸气与铁粉的接触面积，故答案为：酒精灯；先产生水蒸气，排尽空气；增大铁粉与水蒸气的接触面积；

(2)设生成0.2g氢气至少需要铁的质量为x，则有

3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 

168                                        8

x                                           0.2g

则，解得x=4.2g，故答案为：4.2；

实验二：

(1)检查A装置气密性的方法：关闭止水夹K，从长颈漏斗向试管内加水，至长颈漏斗中管内的液面高于管外液面，静置一段时间，形成的液柱不下降，即液面高度差不变，则气密性良好；故答案为：不变；

(2)锌和盐酸反应产生氯化锌和氢气，故反应的方程式为：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑；

(3)因为氢气在点燃时容易发生爆炸，为了安全，在点燃酒精灯之前，在F装置出口b处必须验纯；故答案为：验纯；

(4)产生的氢气会混有氯化氢和水蒸气，因此要先通过水除去氯化氢，再通过浓硫酸除去水蒸气；故答案为：浓硫酸；除去HCl气体；

(5) 干燥管E右边又连接干燥管F的目的是：防止空气中的二氧化碳和水被E吸收；若无干燥管F，E中碱石灰会吸收空气中的二氧化碳和水蒸气导致E装置质量偏大，会使测定生成的水偏大，测得Fe3O4的质量将偏大；故答案为：防止空气中的二氧化碳和水被E吸收；偏大。