Question

寧啟鐵路揚(yáng)州段已經(jīng)順利完工，在焊接兩根鐵軌時(shí)，為確保施工質(zhì)量，工程技術(shù)人員常用到一種叫做“引火鐵”的反應(yīng)活性材料．實(shí)驗(yàn)室制備其過程如下：（1）在高溫條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng)，得到粉末狀的四氧化三鐵；（2）將四氧化三鐵粉末再在高溫條件下經(jīng)過與上述過程相反的反應(yīng)生成“引火鐵”粉末．請(qǐng)分別用以下兩套裝置，制取四氧化三鐵和“引火鐵”．實(shí)驗(yàn)中必須使用普通鐵粉和稀鹽酸，其它試劑和用品自選（注：裝置中必要的鐵架臺(tái)、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(shí)驗(yàn)過程中第（1）、（2）兩個(gè)相反步驟的反應(yīng)方程式是：①

3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂

②

Fe₃O₄+4H₂

高溫  .

3Fe+4H₂O

．
兩個(gè)反應(yīng)中屬于置換反應(yīng)的是

①②

．
（2）在實(shí)驗(yàn)裝置中，燒瓶B的作用是

產(chǎn)生水蒸氣；

．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)試管A中加入的固體是

普通鐵粉；

，導(dǎo)管D處可收集到的氣體是

H₂

．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)長頸漏斗E中應(yīng)加入的試劑是

稀鹽酸

；在U型管G中常加入固體氫氧化鈉，其作用是①

除去氫氣中的HCl氣體．

②

除去氫氣中的水蒸氣

．
（5）實(shí)驗(yàn)過程中，兩套裝置里需要加熱的儀器有

A

、

B

和儀器H．
（6）為安全起見，在試管H中反應(yīng)發(fā)生前，在I出口處必須先

驗(yàn)純，

；試管H中反應(yīng)發(fā)生后，在導(dǎo)管I出口處應(yīng)

點(diǎn)燃尾氣

．

Answer 1

分析：（1）在書寫化學(xué)方程式時(shí)要根據(jù)質(zhì)量守恒定律的實(shí)質(zhì)．
（2）燒瓶的作用就是加熱液體或者對(duì)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．
（3）從實(shí)驗(yàn)所要達(dá)到的目的可以看出，前一個(gè)裝置是完成第一步實(shí)驗(yàn)的，而后一個(gè)裝置是完成第二步實(shí)驗(yàn)的．
（4）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(shí)也會(huì)帶出一部分水蒸氣和氯化氫．
（5）反應(yīng)需要高溫和水蒸氣，故A和B都需要加熱．
（6）氫氣是可燃性氣體，所以在做其性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證氫氣的純度．

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(shí)驗(yàn)中除了生成四氧化三鐵外還會(huì)生成氫氣，故本題的答案為：
 3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂  Fe₃O₄+4H₂

高溫  .

3Fe+4H₂O  上述兩個(gè)反應(yīng)中反應(yīng)物都是一種單質(zhì)和一種化合物，生成物是另一種單質(zhì)和另一種化合物，都屬于置換反應(yīng)．
（2）燒瓶的作用就是加熱液體或者對(duì)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，故本題的答案為：產(chǎn)生水蒸氣；
   （3）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，故本題答案為：普通鐵粉；H₂
  （4）裝置F是用來制取氫氣的裝置，所以裝置E是用來添加鹽酸的，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(shí)可能帶出部分水蒸氣和氯化氫氣體，故在U型管中加入氫氧化鈉來干燥氣體，故本題答案為：稀鹽酸   除去氫氣中的HCl氣體，除去氫氣中的水蒸氣．
  （5）反應(yīng)是在高溫的條件下反應(yīng)的，所以A和H裝置要加熱，同時(shí)反應(yīng)需要水蒸氣的參加，故B也需要加熱，故本題答案為：AB
 （6）氫氣是可燃性氣體，所以在做氫氣的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須保證氫氣是純凈的，未參加反應(yīng)的氫氣直接排入實(shí)驗(yàn)室中，可能引起爆炸故要點(diǎn)燃除去或用氣球收集起來．故本題的答案為：檢驗(yàn)氫氣的純度，點(diǎn)燃尾氣或用氣球收集
故答案為：（1）3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂      Fe₃O₄+4H₂

高溫  .

3Fe+4H₂O       ①②
（2）產(chǎn)生水蒸氣；
（3）普通鐵粉；H₂
（4）稀鹽酸；除去氫氣中的HCl氣體，除去氫氣中的水蒸氣．
（5）A、B、
（6）驗(yàn)純，點(diǎn)燃尾氣

點(diǎn)評(píng)：我們?cè)谥迫�氫氣時(shí)通常用的是稀硫酸，但是本題要求我們必須使用稀鹽酸，故氫氧化鈉的起了一箭雙雕的作用，這點(diǎn)是我們做題時(shí)易錯(cuò)的地方，要多加注意，從這里可以看出，我們?cè)谧鲱}時(shí)要克服思維定勢(shì)，仔細(xì)審題以保證答題的準(zhǔn)確性．