Question

16．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应． 应用下列装置，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”． 请回答该实验中的问题．
（1）写出该反应的化学方程式3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂，其中氧化剂是H₂O，还原剂是Fe．8.4g铁粉参加反应，转移电子0.4mol．
（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是为实验提供水蒸气；烧瓶里应事先放置碎瓷片，其作用是防止暴沸．

Answer 1

分析 （1）对于铁与水蒸气反应的化学方程式，教材中已出现，很容易写出化学方程式．还原剂的判定方法根据化合价升高的物质，氧化剂是化合价降低的物质；根据3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂；方程式中反应3mol铁原子转移8个电子．
（2）反应物为水蒸气与铁；放碎瓷片的目的是防止沸腾事故发生；

解答 解：（1）铁与水蒸气发生氧化还原反应：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂，根据化合价升降来判断氧化剂和还原剂．因铁的化合价升高，所以铁作还原剂，水中氢的化合价降低，水作氧化剂；根据3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂；方程式中反应3mol铁原子转移8个电子，设转移电子物质的量为X，
   3Fe≈8e-
3×56      8
8.4g       x
$\frac{3×56}{8.4g}$=$\frac{8}{x}$，解得：x=0.4mol，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe ₃O₄+4 H₂；H₂O；Fe；0.4；
（2）因为反应物为水蒸气与铁，所以这里加热的目的就是提供水蒸气，烧瓶底部应事先放置碎瓷片，放碎瓷片的目的是防止沸腾事故发生，
故答案为：为实验提供水蒸气；碎瓷片；防止暴沸．

点评 本题考查了物质的制备、物质成分的探究实验，题目侧重于考查学生的实验探究能力，注意把握铁及其化合物的性质以及铁离子的检验方法，题目难度不大，电子数计算是本题的难点．