Question

寧啟鐵路揚州段已經順利完工，在焊接兩根鐵軌時，為確保施工質量，工程技術人員常用到一種叫做“引火鐵”的反應活性材料．實驗室制備其過程如下：（1）在高溫條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應，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過與上述過程相反的反應生成“引火鐵”粉末．請分別用以下兩套裝置，制取四氧化三鐵和“引火鐵”．實驗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、鐵夾、鐵圈、石棉網、加熱設備等在圖中均已略去）

填寫下列空白：
（1）實驗過程中第（1）、（2）兩個相反步驟的反應方程式是：①

3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂

②

Fe₃O₄+4H₂

高溫  .

3Fe+4H₂O

．
兩個反應中屬于置換反應的是

①②

．
（2）在實驗裝置中，燒瓶B的作用是

產生水蒸氣；

．
（3）實驗時試管A中加入的固體是

普通鐵粉；

，導管D處可收集到的氣體是

H₂

．
（4）實驗時長頸漏斗E中應加入的試劑是

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）實驗過程中，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中反應發生前，在I出口處必須先

驗純，

；試管H中反應發生后，在導管I出口處應

點燃尾氣

．

Answer 1

分析：（1）在書寫化學方程式時要根據質量守恒定律的實質．
（2）燒瓶的作用就是加熱液體或者對液體進行蒸餾，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）從實驗所要達到的目的可以看出，前一個裝置是完成第一步實驗的，而后一個裝置是完成第二步實驗的．
（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．
（5）反應需要高溫和水蒸氣，故A和B都需要加熱．
（6）氫氣是可燃性氣體，所以在做其性質實驗時要保證氫氣的純度．

解答：解：（1）根據題干中所提供的物質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，故本題的答案為：
 3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂  Fe₃O₄+4H₂

高溫  .

3Fe+4H₂O  上述兩個反應中反應物都是一種單質和一種化合物，生成物是另一種單質和另一種化合物，都屬于置換反應．
（2）燒瓶的作用就是加熱液體或者對液體進行蒸餾，所以這里蒸餾瓶所起的作用就是產生水蒸氣，故本題的答案為：產生水蒸氣；
   （3）試管A是鐵與水蒸氣反應的裝置，故在A中裝的應該是普通鐵粉，在反應過程中 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）反應是在高溫的條件下反應的，所以A和H裝置要加熱，同時反應需要水蒸氣的參加，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實驗時必須保證氫氣是純凈的，未參加反應的氫氣直接排入實驗室中，可能引起爆炸故要點燃除去或用氣球收集起來．故本題的答案為：檢驗氫氣的純度，點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）驗純，點燃尾氣

點評：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，仔細審題以保證答題的準確性．