Question

常溫下，在沒有氧氣存在時，鐵與水幾乎不反應。某化學興趣小組設計實驗探究在高溫下還原鐵粉與水蒸氣能夠發生反應，并檢驗其生成物。

甲、乙兩同學分別設計了如圖所示的兩套實驗裝置(所取的鐵粉均為a g)：

請回答下列問題：

(一)裝置的評價

(1)在水蒸氣的生成裝置中乙同學在燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，其作用是___________；

(2)在反應裝置中甲同學在硬質玻璃管中放入的是還原鐵粉和石棉絨，石棉絨的作用是___

__________________；

(3)在收集裝置中甲同學用的是排水集氣法，這種方法存在的安全隱患是___________。

(二)實驗過程

(4)甲同學可以證明兩者發生反應的現象是______________________；

(5)從反應物元素的種類分析，生成的氣體可能是氫氣，進一步驗證的方法是_________；

(6)當玻璃管中的鐵粉充分反應后，停止實驗，稱量反應后固體產物質量為b，則固體產物的化學式為___________(用字母表示)。

(三)問題討論

(7)酒精燈和酒精噴燈點燃的順序是_____________。

(8)為了防止甲中氣體收集裝置發生的安全問題，可以在不增減儀器種類、數量，不改變其連接方式的前提下進行簡單的改造，請在甲中畫出你改造之處的示意圖。

Answer 1

(1)防止暴沸  (2)增加鐵粉與水蒸氣的接觸面積  (3)容易發生水的倒吸  (4)試管中有氣泡產生  (5)將收集到氣體的試管用拇指堵住，管口對著酒精燈火焰，松開拇指，如果能產生輕微的響聲，則證明有氫氣生成  (6)Fe_a/₅₆O_(b-a)/16  (7)先點燃酒精燈再點燃灑精噴燈  (8)圖略(將試管中的導管畫長，接近試管底部。)

解析：此題是實驗探究題，同時考查學生實驗操作中的各個注意事項。

(一)注意任何溶液的加熱煮沸實驗都要放入碎瓷片，防止暴沸；排水法收集易發生倒吸，若想不倒吸，只要導管不盡量伸到試管底部，排水后很快露出導管即可。

(二)二者反應之后就會產生氫氣，會看到有氣泡冒出；為了驗證產物是氫氣，利用氫氣的爆鳴聲，具體操作是：將收集到氣體的試管用拇指堵住，管口對著酒精燈火焰，松開拇指，如果能產生輕微的響聲，則證明有H₂生成。

反應后固體產物應是鐵的含氧化合物，故增大的質量為氧的質量，所以固體產物的化學式為。

(三)要使Fe只跟水蒸氣反應，必須先將裝置內的空氣全部排凈，所以先點燃酒精燈再點燃酒精噴燈。