Question

【题目】（13分）某兴趣小组为了探究铁粉与水蒸气反应的产物，做了下面实验。

资料：在不同温度下，铁粉与水蒸气反应的产物不同。

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

实验一：某兴趣小组用下图所示装置，使铁粉与过量水蒸气充分反应并检验固体产物的组成。

铁粉与水蒸气的反应装置

（1）实验过程中，应先点燃 （选填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；目的是 ，装置中石棉绒的作用是 。

（2）若在实验中的某段时间内生成H20.04g，则这段时间内参加反应的铁粉质量至少是 g。

实验二：铁粉完全反应后，兴趣小组对硬质玻璃管中生成的FeO和Fe3O4的质量进行测定，实验流程如下图。

（1）实验前如何检查装置A的气密性关闭止水夹K，从长颈漏斗向试管内加水，至长颈漏斗中管内的 液面高于管外液面，静置一段时间，若液面高度差 ，则气密性良好。

（2）装置A中发生的反应方程式 。

（3）为了安全，在点燃酒精灯之前，在F装置出口b处必须 。

（4）装置C中所放试剂为 ，则装置B的作用是 。

（5）干燥管E右边又连接干燥管F的目的是 。

若无干燥管F，测得Fe3O4的质量将 （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）。

（6）若FeO和Fe3O4混合物的质量为15.2g，反应完全后干燥管E的质量增加了4.5g，则完全反应后D装置中固体的质量为 g;混合物中Fe3O4的质量为 g。

Answer 1

【答案】实验一（1）酒精灯 先产生水蒸气,排尽空气 增大铁粉与水蒸气接触面积 （2）0.84

实验二（1）不变 （2）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ （3）验纯

（4）浓硫酸 除去HCl气体 （5）防止空气中的二氧化碳和水被E吸收 偏大

（6）11.2 11.6

【解析】

试题分析：实验一（1）实验过程中，应先点燃酒精灯；目的是：先产生水蒸气,排尽空气；装置中石棉绒的作用是：增大铁粉与水蒸气接触面积

（2）根据在不同温度下，铁粉与水蒸气反应的产物不同，而从化学方程式来看，要产生相同质量的氢气，当温度>570℃时，消耗的铁粉质量更少，故应根据反应：3Fe + 4H2OFe3O4 + 4H2来计算，反应中Fe 与氢气的质量关系为168:8，故可设铁粉质量至少为x，列式为：168:8=x：0.04g ，x=0.84

实验二（1）检查装置A的气密性关闭止水夹K，从长颈漏斗向试管内加水，至长颈漏斗中管内的液面高于管外液面，静置一段时间，若液面高度差不变，则气密性良好

（2）装置A中是锌和盐酸反应，发生的反应方程式：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

（3）不纯的氢气在点燃时可能发生爆炸，故为了安全，在点燃酒精灯之前，在F装置出口b处必须验纯，防止发生爆炸

（4）为了不影响后面水的质量的判断，就必须保证反应前氢气中不含有水分，故装置C中所放试剂为浓硫酸，起到干燥的作用；盐酸具有挥发性，故使得制得的氢气中混有HCl气体，故装置B的作用是：除去HCl气体

（5）干燥管E右边又连接干燥管F的目的是：防止空气中的二氧化碳和水被E吸收；若无干燥管F，则干燥管E的质量就会偏大，即使得水的质量偏大，故测得Fe3O4的质量将偏大

（6）反应完全后干燥管E的质量增加了4.5g，则说明反应过程中生成水的质量=4.5g ，根据反应的特点，反应过程生成水中的氧元素全部来自FeO和Fe3O4混合物中，而水中氧元素质量=4.5g×16/18×100%=4g，故完全反应后D装置中固体的质量=15.2g-4g=11.2；可设混合物中Fe3O4的质量为x，则FeO 的质量为15.2g-x ；然后根据氧元素质量或铁元素质量都可以列等式

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

x=11.6g