Question

（2009?静安区一模）某学习小组利用下图所示装置进行“铁与水气反应”和其他实验（略去了夹持仪器）．

（1）仪器B的名称是

石英管或硬质玻璃管

，石棉绒的作用是

增大铁与水蒸气接触面积，防止加热时固体喷入导管

．
（2）B中发生反应的化学方程式是

3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄+H₂

．
（3）加热E以前要对装置中的气体验纯，方法是：收集一试管气体，然后

将试管口靠近酒精灯火焰，弱发出噗的声音，说明气体纯净；若发生尖锐爆鸣声，说明气体不纯

．
（4）已知有反应：Cu₂0+2H⁺→Cu+Cu²⁺+H₂0，则可用来检验反应后E中的红色固体中除Cu外是否含Cu₂0，可用的试剂是

bc

（填序号）
a．稀硝酸    b．稀硫酸    c．盐酸    d．浓硫酸
（5）在E后若再接二个盛碱石灰的干燥管（依次称为F和G），则还可用该装置测定水的组成或铜的相对原子质量．若反应前盛有药品的E、F的质量分别是bg、cg，反应后分别是dg、eg．
①水中元素的物质的量之比可表示为n（H）：n（0）=

e-c-（b-d）：

b-d

16

；若反应后E中除Cu外还含有另种还原产物Cu₂0，则该比值将

无影响

 （选填“偏大”“偏小”或“无影响”）．
②若空的E管的质量为ag，加热后CuO完全还原为Cu，则铜的相对原子质量可表示为

16(d-a)

b-d

．

Answer 1

分析：（1）依据图装置仪器分析，E为固体加热反应的装置，应在硬质玻璃管或石英管中加热；石棉绒可以增大铁与水蒸气的接触面积，防止固体粉末喷入导气管；
（2）B是铁和水蒸气发生的反应生成四氧化三铁和氢气；
（3）氢气纯度的检验方法分析；
（4）依据反应Cu₂0+2H⁺→Cu+Cu²⁺+H₂0可知，反应是氧化亚铜在非氧化性酸溶液中的歧化反应，用来检验反应后E中的红色固体中除Cu外是否含Cu₂0，固体溶解后溶液呈蓝色证明含有氧化亚铁；酸不能选择氧化性的酸，因为氧化性的酸可以氧化亚铜离子，溶解金属铜；
（5）E装置发生反应为CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O，固体质量减小计算氧元素的质量；结合F吸收水的质量减去氧元素质量为氢元素质量，再计算氢元素和氧元素物质的量之比；在E后若再接二个盛碱石灰的干燥管F为吸收生成的水蒸气，G是防止空气中水蒸气和二氧化碳进入影响测定结果；结合质量变化和化学方程式计算得到．

解答：解：（1）依据图装置仪器分析，E为固体加热反应的装置，应在硬质玻璃管或石英管中加热；石棉绒可以增大铁与水蒸气的接触面积，防止固体粉末喷入导气管，
故答案为：石英管或硬质玻璃管；增大铁与水蒸气接触面积，防止加热时固体喷入导管；
（2）B装置中是铁和水蒸气发生的反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄+H₂ ，故答案为：3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄+H₂；
（3）氢气是可燃性气体混有空气会发生爆炸，需要验纯实验验证，方法是：收集一试管气体，将试管口靠近酒精灯火焰，弱发出噗的声音，说明气体纯净；若发生尖锐爆鸣声，说明气体不纯，
故答案为：将试管口靠近酒精灯火焰，弱发出噗的声音，说明气体纯净；若发生尖锐爆鸣声，说明气体不纯；
（4）反应Cu₂0+2H⁺→Cu+Cu²⁺+H₂0可知，反应是氧化亚铜在非氧化性酸溶液中的歧化反应，用来检验反应后E中的红色固体中除Cu外是否含Cu₂0，固体溶解后溶液呈蓝色证明含有氧化亚铜；酸不能选择氧化性的酸，因为氧化性的酸可以氧化亚铜离子，溶解金属铜；选项中a是强氧化性酸溶解氧化亚铜和铜，不能检验；b是非氧化性酸可以加入，发生题干反应验证氧化亚铜的存在；c、盐酸是非氧化性酸可以发生题干反应，氧化亚铜溶解，铜不反应，验证氧化亚铜的存在；d浓硫酸是强氧化性酸，和铜、氧化亚铜反应，不能证明氧化亚铜的存在，故答案为：bc；
（5）在E后若再接二个盛碱石灰的干燥管（依次称为F和G），在E后若再接二个盛碱石灰的干燥管F为吸收生成的水蒸气，G是防止空气中水蒸气和二氧化碳进入影响测定结果；若反应前盛有药品的E、F的质量分别是bg、cg，反应后分别是dg、eg；
①则在E装置中反应前后质量减少为氧元素的质量=b-d，所以F装置中吸收的水的质量=e-c；所以氢元素质量=e-c-（b-d）；计算得到氢元素物质的量和氧元素物质的量之比=e-c-（b-d）：

b-d

16

；反应后E中除Cu外还含有另种还原产物Cu₂0，反应前后减少的仍是氧元素的质量，H₂+CuO=Cu+H₂O；Cu₂O+H₂=H₂O+2Cu，依据反应化学方程式可知，固体质量变化的都是氧元素的质量且相同，所以，生成氧化亚铜对测定结果无影响，故答案为：e-c-（b-d）：

b-d

16

；无影响；
②若空的E管的质量为ag，则氧化铜的质量=b-a；加热后CuO完全还原为Cu，质量减少为氧元素质量=b-d；设铜的摩尔质量为X，依据氧元素物质的量相等得到：

b-a

X+16

=

b-d

16

，得到X=

16(d-a)

b-d

．故答案为：

16(d-a)

b-d

．

点评：本题考查了铁铜及其化合物性质的应用，主要是实验装置分析和实验目的判断应用，实验验证可燃气体纯度的方法，实验测定后的元素之力计算，题目难度较大．