Question

18．研究金属与水的反应是研究金属化学性质的重要手段．较高温度下铁粉能与水蒸气反应是铁作为一种较活泼金属的有力证据．某校科学兴趣小组同学利用如图所示装置成功地完成了该实验．在高温下普通铁粉与水蒸气反应，生成铁的氧化物（与铁在氧气中的燃烧产物相同）和氢气，氢气可以在装置右端的支管处被点燃．根据以上信息回答：
（1）铁粉与水蒸气在高温下反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；其中还原剂为：铁粉．
（2）同学们对本实验成功的关键因素进行了分析：
①A处湿沙子的作用是提供水蒸汽；
②D处气体通过水的目的是 使氢气中混杂的水蒸汽遇冷液化，使氢气更纯净易于点燃．
（3）同学们还探索了铁粉用量与反应时间的关系，列表如下：（注：反应时间指加热一分钟后收集10毫升气体所需时间）从表中可以看出：铁粉用量与反应时间的关系是反应时间最短，反应速度最快．

铁粉质量/g	0.2	0.4	0.6	0.8
第一次反应时间/S	91	40	45	99
第二次反应时间/S	84	44	50	82

Answer 1

分析 （1）根据铁粉与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气解答；
（2）根据反应需要水蒸气进行分析；
（3）根据表格中的信息分析铁粉用量与反应时间的关系．

解答 解：
（1）铁粉与水蒸气在高温下反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；其中还原剂为铁粉；
（2）反应需要水蒸气，因此湿沙子的作用是通过加热提供水蒸气．
（3）分析表格中的数据可以知道，铁粉只要0.2克就可完成实验，铁粉0.4--0.6克反应速度最快，可见使用铁粉适度少量，不仅节约药品而且反应速度更快．
答案：
（1）3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；    铁粉；                                            
（2）提供水蒸汽   
（3）反应时间最短，反应速度最快．

点评 本题考查了学生根据题中信息结合所学知识分析实验数据的能力，难度不大．