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，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）写出该反应的反应方程式：

3Fe+4H₂O

△   .

Fe₃O₄+4H₂

；并指明该氧化还原反应的还原剂是

铁

，氧化剂是

水

．
（2）实验前必须对整套装置进行气密性检查，操作方法是

在玻璃管口A处接一段乳胶管，乳胶管头上连一段玻璃管，并将管口没入水中，用酒精灯火焰微热烧瓶底部，如果能够观察到没入水中的玻璃管口有气体逸出，停止加热后，玻璃管内有水柱上升，且较长时间水柱不回落，则标明该套装置气密性良好

．
（3）试管中收集气体是

氢气

，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行

验纯

，方法是

用试管收集一试管气体，靠近酒精灯火焰，如果发出的声音是“啪”的爆鸣声，则证明产生的氢气不纯（含有氧气），如果是“噗”的声音，则证明是纯净的氢气

．这一操作的目的是

防止点燃时，氢气因含有氧气而爆炸

．

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．
（2）检验装置气密性的方法一般用微热的方法，根据冒出的气泡和回流的水柱来判断．
（3）点燃氢气前一定要检验纯度，防止发生爆炸．

解答：解：（1）铁与水蒸气发生氧化还原反应：3Fe+4H₂O

△   .

Fe₃O₄+4H₂，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．故答案为：3Fe+4H₂O

△   .

Fe₃O₄+4H₂  铁  水；
（2）中学阶段检查装置气密性常用方法有两种：一种是利用热胀冷缩原理，另一种是利用气压原理．气压原理一般只有涉及到液体时才能用得到，这里显然是利用热胀冷缩原理．利用热胀冷缩原理时要注意步骤一定要完整，既要证明“热胀”，也要证明“冷缩”．
故答案为：在玻璃管口A处接一段乳胶管，乳胶管头上连一段玻璃管，并将管口没入水中，用酒精灯火焰微热烧瓶底部，如果能够观察到没入水中的玻璃管口有气体逸出，停止加热后，玻璃管内有水柱上升，且较长时间水柱不回落，则标明该套装置气密性良好；
（3）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．
故答案为：氢气  验纯  用试管收集一试管气体，靠近酒精灯火焰，如果发出的声音是“啪”的爆鸣声，则证明产生的氢气不纯（含有氧气），如果是“噗”的声音，则证明是纯净的氢气；止点燃时，氢气因含有氧气而爆炸．

点评：本题较基础，涉及到实验基础知识，同学们要掌握常见的气密性检验，检验气体纯度的方法．