Question

【題目】（13分）某興趣小組為了探究鐵粉與水蒸氣反應的產物，做了下面實驗。

資料：在不同溫度下，鐵粉與水蒸氣反應的產物不同。

Fe +H2OFeO+H2 3Fe + 4H2OFe3O4 + 4H2

實驗一：某興趣小組用下圖所示裝置，使鐵粉與過量水蒸氣充分反應并檢驗固體產物的組成。

鐵粉與水蒸氣的反應裝置

（1）實驗過程中，應先點燃 （選填“酒精燈”或“酒精噴燈”）；目的是 ，裝置中石棉絨的作用是 。

（2）若在實驗中的某段時間內生成H20.04g，則這段時間內參加反應的鐵粉質量至少是 g。

實驗二：鐵粉完全反應后，興趣小組對硬質玻璃管中生成的FeO和Fe3O4的質量進行測定，實驗流程如下圖。

（1）實驗前如何檢查裝置A的氣密性關閉止水夾K，從長頸漏斗向試管內加水，至長頸漏斗中管內的 液面高于管外液面，靜置一段時間，若液面高度差 ，則氣密性良好。

（2）裝置A中發生的反應方程式 。

（3）為了安全，在點燃酒精燈之前，在F裝置出口b處必須 。

（4）裝置C中所放試劑為 ，則裝置B的作用是 。

（5）干燥管E右邊又連接干燥管F的目的是 。

若無干燥管F，測得Fe3O4的質量將 （填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。

（6）若FeO和Fe3O4混合物的質量為15.2g，反應完全后干燥管E的質量增加了4.5g，則完全反應后D裝置中固體的質量為 g;混合物中Fe3O4的質量為 g。

Answer 1

【答案】實驗一（1）酒精燈 先產生水蒸氣,排盡空氣 增大鐵粉與水蒸氣接觸面積 （2）0.84

實驗二（1）不變 （2）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ （3）驗純

（4）濃硫酸 除去HCl氣體 （5）防止空氣中的二氧化碳和水被E吸收 偏大

（6）11.2 11.6

【解析】

試題分析：實驗一（1）實驗過程中，應先點燃酒精燈；目的是：先產生水蒸氣,排盡空氣；裝置中石棉絨的作用是：增大鐵粉與水蒸氣接觸面積

（2）根據在不同溫度下，鐵粉與水蒸氣反應的產物不同，而從化學方程式來看，要產生相同質量的氫氣，當溫度>570℃時，消耗的鐵粉質量更少，故應根據反應：3Fe + 4H2OFe3O4 + 4H2來計算，反應中Fe 與氫氣的質量關系為168:8，故可設鐵粉質量至少為x，列式為：168:8=x：0.04g ，x=0.84

實驗二（1）檢查裝置A的氣密性關閉止水夾K，從長頸漏斗向試管內加水，至長頸漏斗中管內的液面高于管外液面，靜置一段時間，若液面高度差不變，則氣密性良好

（2）裝置A中是鋅和鹽酸反應，發生的反應方程式：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

（3）不純的氫氣在點燃時可能發生爆炸，故為了安全，在點燃酒精燈之前，在F裝置出口b處必須驗純，防止發生爆炸

（4）為了不影響后面水的質量的判斷，就必須保證反應前氫氣中不含有水分，故裝置C中所放試劑為濃硫酸，起到干燥的作用；鹽酸具有揮發性，故使得制得的氫氣中混有HCl氣體，故裝置B的作用是：除去HCl氣體

（5）干燥管E右邊又連接干燥管F的目的是：防止空氣中的二氧化碳和水被E吸收；若無干燥管F，則干燥管E的質量就會偏大，即使得水的質量偏大，故測得Fe3O4的質量將偏大

（6）反應完全后干燥管E的質量增加了4.5g，則說明反應過程中生成水的質量=4.5g ，根據反應的特點，反應過程生成水中的氧元素全部來自FeO和Fe3O4混合物中，而水中氧元素質量=4.5g×16/18×100%=4g，故完全反應后D裝置中固體的質量=15.2g-4g=11.2；可設混合物中Fe3O4的質量為x，則FeO 的質量為15.2g-x ；然后根據氧元素質量或鐵元素質量都可以列等式

x×168/232×100%+（15.2g-x） ×56/72×100%=11.2

x=11.6g