Question

4．某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的产物，进行了一系列实验．

（1）用图1所示实验装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”（石棉绒是耐高温材料，不与水反应）．反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当肥皂泡破裂，有爆鸣声时（填实验现象），说明“铁与水蒸气”能够进行反应，写出铁与水蒸气反应的化学方程式3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
（2）为了研究一定时间内铁粉的消耗量，他们设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，收集并测量反应后生成的气体体积（已折算成标准状况）．
①收集并测量气体体积应选图2中的B装置．
②称取0.24g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热至无气体放出．最好选用B规格的量筒（选填字母序号）．
A． 100mL　　　　　B．200mL      C．500mL  D．1 000mL．

Answer 1

分析 （1）根据铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，爆鸣声说明有氢气生成，即可说明“铁与水蒸气”能够进行反应；
（2）①A收集装置错误，不可以测量生成氢气的体积；
②根据铁的质量求出生成氢气的质量，根据氢气的密度求出体积，以此选择量筒的规格．

解答 解：（1）铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气，3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂； 如果肥皂泡破裂，产生爆鸣声说明有氢气生成，即可说明“铁与水蒸气”能够进行反应，实验中石棉绒的作用是增大铁粉与水蒸气的接触面积，加快反应速率；
故答案为：肥皂泡破裂，有爆鸣声；3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
（2）①排水法收集气体，量气装置的导气管应短进长出，否则不能将水排到量筒中，无法测量气体的体积，
故答案为：B；
②3Fe+4H₂O（g） $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
   3×56g                                    8g
    0.24g                               m（H₂）
m（H₂）=$\frac{0.24g×8g}{3×56g}$=0.0114g，
V（H₂）=$\frac{0.0114g}{0.088g/L}$=0.13L=130mL，
选择量筒时，应尽量减少误差，所取量筒规格与量取体积接近，故应选择规格为200ml的量筒，
故答案为：B．

点评 本题通过实验探究铁与水蒸气的反应，题目难度中等，明确铁及其化合物的性质是解题关键，注意排水法测量气体体积的原理及装置特点及量筒规格选择，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．