题目内容

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．实验室的制备过程如下：
（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硫酸，其他试剂和用品自选．（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；②．　　　　　　　　　　　　　　　　
（2）在实验装置中，烧瓶B的作用是．
（3）实验时试管A中加入的固体是，试管D处可收集到的气体是．
（4）实验时分液漏斗E中应加入的试剂是，在F中加入的固体是，在U型管G中常加入固体氢氧化钠，其作用是．
（5）实验过程中，两套装置里所有需要加热的仪器是__（填字母）．

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 $\text{[math]}$ 4H₂+Fe₃O₄；Fe₃O₄+4H₂ $\text{[math]}$ 3Fe+4H₂O
（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，为了防止向试管中通入水蒸气使试管骤冷，引起水的倒流从而在试管和收集气体的试管中间加上了广口瓶，以保证实验安全．
（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．
（4）装置F是用来制取氢气的装置，所以装置E是用来添加稀硫酸的，由于使用的是稀硫酸来制取氢气，所以在产生氢气的同时可能带出部分水蒸气，故在U型管中加入氢氧化钠来干燥气体．
（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．
故答案为：（1）3Fe+4H₂O $\text{[math]}$ Fe₃O₄+4H₂； Fe₃O₄+4H₂ $\text{[math]}$ Fe+4H₂O（2）产生水蒸气（3）铁粉；H₂（4）稀硫酸；锌粒；除去氢气中的水蒸气；
（5）A、B、H
分析：（1）利用题目信息书写化学反应方程式，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．
（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、H和B都需要加热．
点评：此题是一道实验综合分析题，解题的关键是对题目提供的信息的整理与综合，对培养学生分析问题的能力以及知识归纳能力有一定帮助．

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