Question

【題目】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，加熱，并通入水蒸氣，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：________________________________________，并指明該氧化還原反應的還原劑是_____________，氧化劑是____________。

（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，碎瓷片的作是__________________________________。

（4）酒精燈和酒精噴燈點燃的順序是________________________________________。

（5）干燥管中盛裝是的物質是___________________，作用是___________________。

Answer 1

【答案】3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 Fe H2O 在玻璃管口A處接一斷乳膠管，乳膠管頭上連一段玻璃管，并將管口沒入水中，用酒精燈火焰微熱燒瓶底部，如果能夠觀察到沒入水中的玻璃管口有氣體逸出，停止加熱后，玻璃管內有水柱上升，且較長時間水柱不回落，則標明該套裝置氣密性良好 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 防止爆沸事故的發生 先點燃酒精燈，產生水蒸氣后，再點燃酒精噴燈；防止先點燃酒精噴燈所導致的Fe與O2的反應 堿石灰干燥劑 除去反應產生的H2中的水蒸氣

【解析】

鐵與水蒸氣在加熱條件下發生氧化還原反應生成四氧化三鐵和氫氣，實驗時先加熱酒精燈，以提供水蒸氣，且排除空氣，防止鐵與氧氣反應，生成氫氣可用堿石灰干燥，用點燃的方法檢驗氫氣，注意防止不純的氣體爆炸，以此解答該題。

(1)鐵與水蒸氣發生氧化還原反應：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2，根據化合價升降來判斷氧化劑和還原劑，因鐵元素的化合價升高，則鐵作還原劑，水中氫元素的化合價降低，水作氧化劑；

(2)實驗前必須對整套裝置進行氣密性檢查，檢查方法是在玻璃管口A處接一斷乳膠管，乳膠管頭上連一段玻璃管，并將管口沒入水中，用酒精燈火焰微熱燒瓶底部，如果能夠觀察到沒入水中的玻璃管口有氣體逸出，停止加熱后，玻璃管內有水柱上升，且較長時間水柱不回落，則標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提供水蒸氣，燒瓶底部應事先放置碎瓷片，放碎瓷片的目的是防止暴沸；

(4)空氣中的氧氣會和金屬鐵反應，為防止氧氣干擾，應該先點燃酒精燈，產生水蒸氣，并除去裝置內空氣，后再點燃酒精噴燈，可防止加熱鐵粉時與空氣中氧氣反應；

(5)干燥管應只能盛裝固體干燥劑，一般為堿石灰，用于干燥氫氣。