Question

14．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+H₂O$\frac{\underline{\;＜570℃\;}}{\;}$FeO+H₂    3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;＞570℃\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
实验一：某兴趣小组用下图所示装置，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，应先点燃酒精灯（选填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；目的是先产生水蒸气，排尽空气，装置中石棉绒的作用是增大铁粉与水蒸气接触面积．
（2）若在实验中的某段时间内生成H₂0.04g，则这段时间内参加反应的铁粉质量至少是0.84g．
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）实验前如何检查装置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，若液面高度差不变，则气密性良好．
（2）装置A中发生的反应方程式Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑．
（3）为了安全，在点燃酒精灯之前，在F装置出口b处必须验纯．
（4）装置C中所放试剂为浓硫酸，则装置B的作用是除去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，测得Fe₃O₄的质量将偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（6）若FeO和Fe₃O₄混合物的质量为15.2g，反应完全后干燥管E的质量增加了4.5g，则完全反应后D装置中固体的质量为11.2g；混合物中Fe₃O₄的质量为11.6g．

Answer 1

分析 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）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂ ，由氢气的质量求出需要铁的质量；
实验二：（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 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装置质量增加大，会使测定的水多，影响实验的沉淀分析；
（6）根据反应完全后干燥管E的质量增加了4.5g，说明生成水为4.5g，则意味着则完全反应后固体减少的质量就是水中氧元素的质量计算剩余固体的质量；根据混合物中氧元素的质量及水中氧元素的质量相等计算四氧化三铁的质量．

解答 解：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）解：设生成0.04g氢气至少需要铁的质量为x
3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
168                      8
x                        0.04g
$\frac{168}{x}$=$\frac{8}{0.04g}$   x=0.84g
故答案为：0.84；
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，验纯为了安全，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）碱石灰会吸收空气中的二氧化碳和水蒸气导致E装置质量增加大，会使测定生成的水多，使测定的结果偏大；
故答案为：防止空气中的二氧化碳和水被E吸收；偏大；
（6）反应完全后干燥管E的质量增加了4.5g，说明生成水为4.5g，水中氧元素的质量就是混合物中减少的氧元素的质量，氧元素的质量为：4.5g×$\frac{16}{18}$×100%=4g 因此剩余固体的质量就是混合物的质量-氧元素的质量，即15.2g-4g=11.2g；
设四氧化三铁的质量为x，则氧化亚铁的质量为（15.2g-x）
x×$\frac{64}{232}$×100%+（15.2g-x）×$\frac{16}{72}$×100%=4g   x=11.6g；
故答案为：11.2； 11.6．

点评 本题属于信息题的考查，考查了物质性质的探究，依据题目的信息及已有的知识进行分析计算，难度较大，能够考查学生的能力．