Question

宁启铁路扬州段已经顺利完工，在焊接两根铁轨时，为确保施工质量，工程技术人员常用到一种叫做“引火铁”的反应活性材料．实验室制备其过程如下：（1）在高温条件下用普通铁粉和水蒸气反应，得到粉末状的四氧化三铁；（2）将四氧化三铁粉末再在高温条件下经过与上述过程相反的反应生成“引火铁”粉末．请分别用以下两套装置，制取四氧化三铁和“引火铁”．实验中必须使用普通铁粉和稀盐酸，其它试剂和用品自选（注：装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去）

填写下列空白：
（1）实验过程中第（1）、（2）两个相反步骤的反应方程式是：①

3Fe+4H₂O

高温  .

Fe₃O₄+4H₂

②

Fe₃O₄+4H₂

高温  .

3Fe+4H₂O

．
两个反应中属于置换反应的是

①②

．
（2）在实验装置中，烧瓶B的作用是

产生水蒸气；

．
（3）实验时试管A中加入的固体是

普通铁粉；

，导管D处可收集到的气体是

H₂

．
（4）实验时长颈漏斗E中应加入的试剂是

稀盐酸

；在U型管G中常加入固体氢氧化钠，其作用是①

除去氢气中的HCl气体．

②

除去氢气中的水蒸气

．
（5）实验过程中，两套装置里需要加热的仪器有

A

、

B

和仪器H．
（6）为安全起见，在试管H中反应发生前，在I出口处必须先

验纯，

；试管H中反应发生后，在导管I出口处应

点燃尾气

．

Answer 1

分析：（1）在书写化学方程式时要根据质量守恒定律的实质．
（2）烧瓶的作用就是加热液体或者对液体进行蒸馏，为了防止向试管中通入水蒸气使试管骤冷，引起水的倒流而加了装置C．
（3）从实验所要达到的目的可以看出，前一个装置是完成第一步实验的，而后一个装置是完成第二步实验的．
（4）为了方便加入稀盐酸使用了长颈漏斗，由于盐酸具有挥发性，所以在生成氢气的同时也会带出一部分水蒸气和氯化氢．
（5）反应需要高温和水蒸气，故A和B都需要加热．
（6）氢气是可燃性气体，所以在做其性质实验时要保证氢气的纯度．

解答：解：（1）根据题干中所提供的物质可以推断出第一步实验中除了生成四氧化三铁外还会生成氢气，故本题的答案为：
 3Fe+4H₂O

高温  .

Fe₃O₄+4H₂  Fe₃O₄+4H₂

高温  .

3Fe+4H₂O  上述两个反应中反应物都是一种单质和一种化合物，生成物是另一种单质和另一种化合物，都属于置换反应．
（2）烧瓶的作用就是加热液体或者对液体进行蒸馏，所以这里蒸馏瓶所起的作用就是产生水蒸气，故本题的答案为：产生水蒸气；
   （3）试管A是铁与水蒸气反应的装置，故在A中装的应该是普通铁粉，在反应过程中 要生成氢气，所以D是用来收集氢气的，故本题答案为：普通铁粉；H₂
  （4）装置F是用来制取氢气的装置，所以装置E是用来添加盐酸的，由于使用的是稀盐酸来制取氢气，所以在产生氢气的同时可能带出部分水蒸气和氯化氢气体，故在U型管中加入氢氧化钠来干燥气体，故本题答案为：稀盐酸   除去氢气中的HCl气体，除去氢气中的水蒸气．
  （5）反应是在高温的条件下反应的，所以A和H装置要加热，同时反应需要水蒸气的参加，故B也需要加热，故本题答案为：AB
 （6）氢气是可燃性气体，所以在做氢气的性质实验时必须保证氢气是纯净的，未参加反应的氢气直接排入实验室中，可能引起爆炸故要点燃除去或用气球收集起来．故本题的答案为：检验氢气的纯度，点燃尾气或用气球收集
故答案为：（1）3Fe+4H₂O

高温  .

Fe₃O₄+4H₂      Fe₃O₄+4H₂

高温  .

3Fe+4H₂O       ①②
（2）产生水蒸气；
（3）普通铁粉；H₂
（4）稀盐酸；除去氢气中的HCl气体，除去氢气中的水蒸气．
（5）A、B、
（6）验纯，点燃尾气

点评：我们在制取氢气时通常用的是稀硫酸，但是本题要求我们必须使用稀盐酸，故氢氧化钠的起了一箭双雕的作用，这点是我们做题时易错的地方，要多加注意，从这里可以看出，我们在做题时要克服思维定势，仔细审题以保证答题的准确性．