Question

在常溫下，Fe與水并不起反應，但在高溫下，Fe與水蒸氣可發生反應。應用下列裝置，在硬質玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，通入水蒸氣，并加熱，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣的反應實驗”。

請回答該實驗中的問題。
（1）寫出該反應的反應方程式：                                                。
（2）實驗前必須對整套裝置進行氣密性檢查，操作方法是                          。
（3）圓底燒瓶中盛裝的水，該裝置受熱后的主要作用是                            ；燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，碎瓷片的作用是                                 。
（4）酒精燈和酒精噴燈點燃的順序是先點燃酒精燈，產生水蒸氣后，再點燃酒精噴燈；原因是                                                              。
（5）干燥管中盛裝是的物質是                   。
（6）試管中收集氣體是H₂ ，如果要在A處玻璃管處點燃該氣體，則必須對該氣體進行     ，
這一操作的目的是                                             。

Answer 1

（1）3Fe+4H₂O(g) Fe₃O₄+4H₂↑；（2）將玻璃管口A處沒入水中，加熱燒瓶底部，如果能夠觀察到沒入水中的玻璃管口有氣泡產生，且停止加熱后，玻璃管內能倒吸形成一段不回落的穩定水柱，則表明該套裝置氣密性良好。（3）為硬質玻璃管內Fe與水蒸氣的反應實驗提供持續不斷的水蒸氣；防止爆沸。（4）防止先點燃酒精噴燈所導致的Fe與O₂的反應。（5）無水硫酸銅（等干燥劑）。（6）驗純；防止點燃時，因氫氣中含有氧氣而爆炸。

解析試題分析：（1）鐵和水蒸氣反應，鐵的化合價升高，鐵作還原劑，水中氫的化合價降低，水作氧化劑，反應的化學方程式為：3Fe+4H₂O（g） Fe₃O₄+4H₂；（2）將玻璃管口A處沒入水中，加熱燒瓶底部，如果能夠觀察到沒入水中的玻璃管口有氣泡產生，且停止加熱后，玻璃管內能倒吸形成一段不回落的穩定水柱，則表明該套裝置氣密性良好；（3）因為反應物為水蒸氣與鐵，所以這里加熱的目的就是為硬質玻璃管內Fe與水蒸氣的反應實驗提供持續不斷的水蒸氣，碎瓷片的作用是防止爆沸。（4）點燃加熱儀器的順序要考慮實驗的安全性和對實驗結果的影響，在本實驗中為了防止鐵與空氣中的氧氣在加強熱的條件下反應，應該先點燃酒精燈，排掉硬質玻璃管內空氣，為Fe與水蒸氣的反應實驗提供持續不斷的水蒸氣；（5）鐵與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，無水硫酸銅、堿石灰和氫氣不反應，所以可用無水硫酸銅、堿石灰干燥劑除去反應產生的H₂中的水蒸氣；（6）鐵與水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，氫氣的爆炸極限是4．0%～75．6%，就是說當氫氣的含量在上述范圍內的話就會引起爆炸，因此，點燃之前要檢驗純度。
考點：鐵及其化合物的性質實驗