题目内容

在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物,该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉,这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁”,请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上速铁的氧化物和“引火铁”,实验中必须使用普通铁粉、6molL-1盐酸,其它试剂自选(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)实验进行时试管A中应加入的试剂是        

烧瓶B的作用是        ;

    烧瓶C的作用是         

    在试管D中收集得到的是         

    (2)实验时,U型管G中应加入的试剂是         

       分液漏斗H中应加入          

      (3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应字母)           

      (4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是          

      (5)试管E中发生反应的化学方程式是          

      (6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须  ;E管中反应开始后,在F出口处应          

(1)普通铁粉;作为水蒸气发生器;防止水倒吸;氢气。

           (2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂;6mol·L-1HCl)

    (3)A、B、E

    (4)加快氢气产生的速度

    (5)

    (6)检验氢气的纯度;点燃氢气


解析:

  这是一这典型的功能性信息给予实验题,①题给新信息是制取‘引火铁”的反应原理需同学们推理写出②“引火铁”的特性③两套未曾见过的新装置。解答中首先阅读题干“在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。”联想学过的反应:

      (普通铁粉)

        由此反应推知制取“引火铁”的新反应为

(引火铁)

      即题中涉及铁的氧化物是Fe3O4(不是Fe2O3,也不是FeO),一定条件是指高温。

    然后.仔细观察两套实验装置,可发现左边装置有用排水法收集反应生成气体(D试管)一定是H2,由此确认左边装置为制取铁的氧化物,而右边装置用于制取“引火铁”,这是本题解题的突破口,然后综合运用有关实验的知识和技能,结合对装置图的观察加工,即可解题如下:

 (1)A中应加入普通铁粉,B是作为水蒸气发生器,因反应产生的H2可能不连续,C瓶为防止水槽中的水倒吸而作缓冲瓶(较难),D中收集到的是H2

(2)右边的装置气流是从右到左,烧瓶I和分液漏斗H的组合一定是H2发生装置,所用试剂自然是普通铁粉和6mol、L-1 盐酸,所以制得的H2中含有HCl气体和H2O(气),在制取“引火铁”之前必须净化、干燥,由此U形管G中应加入固体碱性干燥剂NaOH或碱石灰。

    (3)根据题给两个反应的条件都是“高温”和要制取水蒸气的要求,可知实验时需要加热的仪器为A、B、E。

  .(4)联想到课本习题(《化学选修第三册》P62第4题),在Zn和稀H2SO4反应制取H2时加入少量CuSO4溶液能使制取H2的反应加快,可知,在I中加入少量CuSO4溶液,其目的是加快H2的生成速度,原因是形成了无数微小的Fe-Cu原电池,加快了反应(析氢腐蚀)的进行。

   (5) 试管E中的反应自然是制取“引火铁”的反应。其关键在于反应物是Fe3O4而不是铁的其它氧化物。

   (6)结合初中H2还原CuO的实验可知,H2在加热或点燃前一定要先验纯,所不同的是,本实验还要尽可能避免空气进入试管E,使制取的高活性的“引火铁”受热燃烧、所以要加带导管F的橡皮塞。此外E管反应后,为了防止F出口处的水蒸气凝结,堵塞出气口或回流到试管E将其炸裂,因此E管反应后,F出口处应点燃H2

本题以化学实报实销验为依托全面考查了观察、实验、思维、自学等诸多能力。其特点是:①题给新信息尽管很隐蔽,但仍源于课本;所给装置是由常用仪器装置重新组合而成的新颖、非常规装置。②设计仪器装置、选用药品时都打破常规,体现创新精神。如用烧瓶C作安全瓶;制取“引火铁”的装置顺序不是一般的从左→右,而是从右→左;气体的干燥、净化不用洗气装置也不用干燥管,而用U形管G代替;E试管的F出口不向下而是向上,引出剩余纯净的不污染空气的H2要点燃处理等。

      由此可见,直接观察事物的表象,这仅仅是认识的第一个环节,观察之后,还必须经过思考进行初步加工。所谓初步加工,就是将从观察中得到的印象初步加以分析,从中提取事物的特征;或者在对事物的观察中,归纳出同类事物共有的特性;还包括对所获信息进行分类,归纳出表象的规律,从而作出正确的判断。凡此种种,构成了观察能力。

练习册系列答案
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在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁“.请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和“引火铁“.实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸,其他试剂自选(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)实验进行时试管A中应加入的试剂是
普通铁粉(或铁粉)
普通铁粉(或铁粉)
;烧瓶B的作用是
作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)
作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)
;烧瓶C的作用是
防止水倒吸(或用作安全瓶)
防止水倒吸(或用作安全瓶)
;在试管D中收集得到的是
氢气
氢气

(2)实验时,U型管G中应加入的试剂是
固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂)
固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂)
;长颈漏斗H中应加入
6摩/升的稀盐酸
6摩/升的稀盐酸

(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)
A、B、E
A、B、E

(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是
加快氢气产生的速度
加快氢气产生的速度

(5)试管E中发生反应的化学方程式是
Fe3O4+4H2
 高温 
.
 
3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2
 高温 
.
 
3Fe+4H2O

(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须
检验氢气的纯度
检验氢气的纯度
;E管中的反应开始后,在F出口处应
点燃氢气
点燃氢气

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