Question

在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应． 应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”． 请回答该实验中的问题．

（1）写出该反应的化学方程式

3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe ₃O₄+4 H₂

，其中氧化剂是

H₂O

，还原剂是

Fe

．8.4g铁粉参加反应，转移电子

0.4

mol．
（2）玻璃管中石棉绒的作用是

铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面

，实验开始时应先点燃

酒精灯

，实验结束时应先熄灭

酒精喷灯

．
（3）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是

为实验提供水蒸气

；烧瓶底部应事先放置

碎瓷片

，其作用是

防止暴沸

．

Answer 1

分析：（1）对于铁与水蒸气反应的化学方程式，教材中已出现，很容易写出化学方程式．还原剂的判定方法根据化合价升高的物质，氧化剂是化合价降低的物质；根据3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe ₃O₄+4 H₂；方程式中反应3mol铁原子转移8个电子．
（2）增大铁粉与水蒸气的接触面；如果在一套装置中需要两处加热，一定要注意点燃加热仪器的顺序，一般是根据实验的安全性和对实验结果的影响来考虑；
（3）反应物为水蒸气与铁；放碎瓷片的目的是防止沸腾事故发生；

解答：解：（1）铁与水蒸气发生氧化还原反应：3Fe+4H₂O

△   .

Fe₃O₄+4H₂，根据化合价升降来判断氧化剂和还原剂．因铁的化合价升高，所以铁作还原剂，水中氢的化合价降低，水作氧化剂；根据3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe ₃O₄+4 H₂；方程式中反应3mol铁原子转移8个电子，设转移电子物质的量为X，
   3Fe≈8e-
3×56      8
8.4g       x

3×56

8.4g

=

8

x

解得：x=0.4mol，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）

△   .

Fe ₃O₄+4H₂；H₂O；Fe；0.4；
（2）增大铁粉与水蒸气的接触面；点燃加热仪器的顺序要考虑实验的安全性和对实验结果的影响，在本实验中为了防止铁与空气中的氧气在加强热的条件下反应，应该先点燃酒精灯，
故答案为：铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面；酒精灯；酒精喷灯；
（3）因为反应物为水蒸气与铁，所以这里加热的目的就是提供水蒸气，烧瓶底部应事先放置碎瓷片，放碎瓷片的目的是防止沸腾事故发生，
故答案为：为实验提供水蒸气；碎瓷片；防止暴沸．

点评：本题考查铁及其化合物的性质实验，难度不大，电子数计算是本题的难点．