Question

7．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe可与水蒸气发生反应．应用下列装置，试探究反应的部分产物．在硬质玻璃管Ⅰ中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，硬质玻璃管Ⅱ中加入CuO．干燥管Ⅱ中盛装的物质是无水硫酸铜和石棉绒的混合物
（1）圆底烧瓶中盛装水，该装置受热后的主要作用是制备水蒸气；向烧瓶中放置了几片碎瓷片，其作用是防止暴沸．
（2）实验开始时应先点燃a处（填“a”“b”或“c”）的加热装置．
（3）硬质玻璃管Ⅱ中的实验现象是黑色固体变红，试管壁上有水珠，所发生的反应为H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O．
（4）干燥管Ⅰ中盛放的药品是碱石灰，其作用是干燥H₂；干燥管Ⅱ中的实验现象是白色固体变蓝．
（5）若通过检验硬质玻璃管Ⅰ中的产物只有Fe₃O₄，试写出反应方程式3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．

Answer 1

分析 由图可知，圆底烧瓶提高水蒸气，硬质玻璃管Ⅰ中发生3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，生成氢气具有可燃性，点燃时需要验纯，干燥管Ⅰ中碱石灰干燥氢气，硬质玻璃管Ⅱ中氢气还原CuO，干燥管Ⅱ中无水硫酸铜和石棉绒的混合物为检验水的生成，最后用向下排空法收集多余的氢气．
（1）由图可知，圆底烧瓶提高水蒸气，烧瓶底部放置了几片碎瓷片是防止加热液体暴沸；
（2）根据氢气不纯加热时会发生爆炸分析；
（3）硬质玻璃管Ⅱ中氢气还原CuO生成铜和水；
（4）干燥管Ⅰ为干燥氢气；干燥管Ⅱ为检验有水生成；
（5）铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气．

解答 解：（1）由图可知，圆底烧瓶提高水蒸气，烧瓶底部放置了几片碎瓷片是防止加热液体暴沸，所以圆底烧瓶中盛装水，该装置受热后的主要作用是制备水蒸气；向烧瓶中放置了几片碎瓷片，其作用是防止暴沸，故答案为：水，制备水蒸气，防止暴沸；
（2）因为氢气不纯加热时会发生爆炸，所以应先点燃a处的加热装置，让产生的水蒸气排净装置中的空气，故答案为：a；
（3）硬质玻璃管Ⅱ中氢气还原CuO生成铜和水，方程式为：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，现象为：黑色固体变红，试管壁上有水珠，
故答案为：黑色固体变红，试管壁上有水珠；H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
（4）干燥管Ⅰ为干燥氢气，装的为碱石灰，作用干燥H₂，干燥管Ⅱ为无水硫酸铜和石棉绒的混合物为检验水的生成，则实验现象是白色固体变蓝，
故答案为：碱石灰；干燥H₂；白色固体变蓝；
（5）根据以上分析，铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂，故答案为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．

点评 本题考查了物质的制备、物质成分的探究实验，题目侧重于考查学生的实验探究能力，注意把握铁及其化合物的性质，题目难度不大．