Question

12．某化学小组查阅资料得知：在不同温度下，甲烷（CH₄）可将氧化铁（Fe₂O₃）还原为Fe、Fe₃O₄中的一种或两种．他们为探究甲烷与氧化铁反应后产物（黑色粉末）的成分，实验如下：
（1）按图1装置连接好仪器，检查装置的气密性后，往装置中添加药品．向黑色粉末中滴加稀硫酸，观察到有气泡产生且广口瓶中有水被压入量筒内，说明黑色粉末中含有Fe，产生气体的化学方程式是Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑．若通过测产生的气体体积来确定样品中某种成分的质量分数时，装置中导管b的作用除了可以调节气压，使分液漏斗中液体顺利流下，还可以防止滴加稀硫酸时生成的气体从分液漏斗逸出．
（2）按图2装置连接好仪器（图中夹持设备已略去）并检查装置的气密性，然后往装置中添加药品．
①检查气密性的方法可以是先夹紧左侧的止水夹K，然后将右侧导管通入水中，用酒精灯对C中玻璃管微微加热，发现导管口有气泡冒出 现象，说明装置气密性良好．实验开始时先打开止水夹K并通入含有少量CO₂的CO气体，持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯，这样先后操作的目的是排尽装置内空气，防止爆炸．
②装置A中反应的化学方程式为CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O，装置B中浓硫酸的作用是吸收水分，D装置的作用是防倒吸．
③实验中观察到装置E中石灰水变浑浊，则黑色粉末中含有Fe₃O₄，该实验的不足之处是缺少尾气处理装置．

Answer 1

分析 （1）根据加入稀硫酸，黑色固体部分溶解产生气泡，在黑色物中只有铁粉和硫酸能够反应得到氢气气体解答；
根据防止滴加稀硫酸时生成的气体从分液漏斗逸出解答；
（2）
①根据一氧化碳点燃时易发生爆炸解答；
②根根据二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，写出反应的化学方程式；根据浓硫酸具有吸水性解答；
据防止E中的石灰水被倒吸进玻璃管解答；
③根据题中信息解答；一氧化碳有毒，要有尾气处理装置．

解答 解：（1）①加入稀硫酸，黑色固体部分溶解产生气泡，在黑色物中只有铁粉和硫酸能够反应得到氢气气体，则黑色粉末中含有铁；反应方程式为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
②导管b的作用是使仪器a、c内压强相等，便于分液漏斗内液体流下；
（2）
①检查气密性的方法可以是先夹紧左侧的止水夹K，然后将右侧导管通入水中，用酒精灯对C中玻璃管微微加热，发现导管口有气泡冒出，现象，说明装置气密性良好．一氧化碳点燃时易发生爆炸，点燃前要排净装置内的空气，所以续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯的原因是赶走装置中的空气，防止发生爆炸；
②二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O； 浓硫酸具有吸水性，装置B中浓硫酸的作用是除去气体中的水蒸气，干燥CO；D装置的作用是防止E中的石灰水倒吸进玻璃管；
③装置E中石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，只有Fe₃O₄和一氧化碳反应生成二氧化碳，则黑色粉末中含有；一氧化碳有毒，为防止污染空气，应将尾气点燃．
答案：
（1）Fe   Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑    防止滴加稀硫酸时生成的气体从分液漏斗逸出
（2）
①导管口有气泡冒出  排尽装置内空气，防止爆炸
②CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O，吸收水分，防倒吸     
③Fe₃O₄   缺少尾气处理装置

点评 熟悉常见物质的特征性颜色和特征性反应，注意平时多总结归纳，利于物质推断题的解答．