Question

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，通入水蒸气，并加热，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）写出该反应的反应方程式：                                                。
（2）实验前必须对整套装置进行气密性检查，操作方法是                          。
（3）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是                            ；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是                                 。
（4）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯；原因是                                                              。
（5）干燥管中盛装是的物质是                   。
（6）试管中收集气体是H₂ ，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行     ，
这一操作的目的是                                             。

Answer 1

（1）3Fe+4H₂O(g) Fe₃O₄+4H₂↑；（2）将玻璃管口A处没入水中，加热烧瓶底部，如果能够观察到没入水中的玻璃管口有气泡产生，且停止加热后，玻璃管内能倒吸形成一段不回落的稳定水柱，则表明该套装置气密性良好。（3）为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气；防止爆沸。（4）防止先点燃酒精喷灯所导致的Fe与O₂的反应。（5）无水硫酸铜（等干燥剂）。（6）验纯；防止点燃时，因氢气中含有氧气而爆炸。

试题分析：（1）铁和水蒸气反应，铁的化合价升高，铁作还原剂，水中氢的化合价降低，水作氧化剂，反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O（g） Fe₃O₄+4H₂；（2）将玻璃管口A处没入水中，加热烧瓶底部，如果能够观察到没入水中的玻璃管口有气泡产生，且停止加热后，玻璃管内能倒吸形成一段不回落的稳定水柱，则表明该套装置气密性良好；（3）因为反应物为水蒸气与铁，所以这里加热的目的就是为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气，碎瓷片的作用是防止爆沸。（4）点燃加热仪器的顺序要考虑实验的安全性和对实验结果的影响，在本实验中为了防止铁与空气中的氧气在加强热的条件下反应，应该先点燃酒精灯，排掉硬质玻璃管内空气，为Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气；（5）铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，无水硫酸铜、碱石灰和氢气不反应，所以可用无水硫酸铜、碱石灰干燥剂除去反应产生的H₂中的水蒸气；（6）铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，氢气的爆炸极限是4．0%～75．6%，就是说当氢气的含量在上述范围内的话就会引起爆炸，因此，点燃之前要检验纯度。