Question

某化学课外活动小组探究铁粉与水蒸气反应的产物，并用生成的气体来还原氧化铜，最后测定水的组成，拟用如图所示的部分仪器来完成该探究实验（铁架台及酒精灯等仪器可自由选择）．

请回答下列问题：
（1）B中所盛的试剂是______，F中所盛的试剂是______，E的作用是______．
（2）请将各接口连接好：k→a，h→______．
（3）A中发生反应的化学方程式为______．
（4）实验中需要加热的装置有______ （填装置下面的字母，下同），需要称量质量的装置有______，测定水的组成的步骤为______．
（5）用图中所给仪器组装成的装置的不足之处是______．

Answer 1

解：（1）探究铁粉与水蒸气反应，故用到水蒸气，B装的应该是水；干燥管是用来吸收氢气还原氧化铜生成的水的，故是固体干燥剂，选用的是碱石灰；反应制取的氢气中混有大量水蒸气，下一步是还原氧化铜，氢气必须干燥，还有后面需要测定水的质量，氢气中混有的水蒸气会带来干扰，故E的作用是：除去氢气中的水蒸气；
故答案为：水；碱石灰；除去氢气中的水蒸气；
（2）、依据实验的目标，先制取氢气，然后干燥氢气，再还原氧化铜，测定水的质量，故连接顺序是：k→a，h→i，j→g，f→b，c→d，
故答案为：i，j→g，f→b，c→d；
（3）铁与水蒸气反应的化学方程式为：3Fe+4H₂O（g） Fe₃O₄+4H₂↑，
故答案为：3Fe+4H₂O（g） Fe₃O₄+4H₂↑；
（4）根据实验过程，需要加热的有：A铁与水蒸气反应装置、B制取水蒸气装置、D氢气还原氧化铜装置；需要称量装置有：D两次称量获得生成水中氧元素的质量、F氢气还原氧化铜生成水的质量；测定水的做出步骤是：实验前后分别称量D装置和F装置的质量，D装置的两次称量之差即是生成的水中氧元素的质量，F装置的两次称量之差即生成水的质量，用水的质量减去氧元素的质量的氢元素的质量，从而计算出水中氢、氧元素的质量之比；
故答案为：ABD；DF；实验前后分别称量D装置和F装置的质量，D装置的两次称量之差即是生成的水中氧元素的质量，F装置的两次称量之差即生成水的质量，用水的质量减去氧元素的质量的氢元素的质量，从而计算出水中氢、氧元素的质量之比；
（5）本实验有不足之处，F装置直接由空气相连，会吸收空气中的水和二氧化碳，影响测定结果，
故答案为：装置的尾部缺少一个能吸收空气中水蒸气和二氧化碳的装置，球星干燥管直接与空气相连，会因吸收了空气中的水蒸气和二氧化碳，而使测定结果不准确，使氢、氧两元素的质量比偏大．
分析：（1）本实验需要水蒸气，故B中盛的应该是水； 为了测定水的组成，需要将氢气与氧化铜反应后生成的水吸收并测定其质量，故干燥管F所盛的干燥剂是固体干燥剂，最好选用碱石灰；反应生成的氢气中混有大量没有反应的水蒸气，必须除去，避免后面测定水的组成带来影响，E盛的应该是浓硫酸；
（2）根据实验目的，连接顺序应该是先制取氢气，接着除去氢气中的水蒸气，再到氢气还原氧化铜，最后碱石灰吸收产生的水的质量，故连接顺序为k→a，h→i，j→g，f→b，c→d；
（3）铁和水蒸气反应的方程式为：3Fe+4H₂O（g） Fe₃O₄+4H₂↑；
（4）需要加热的装置有A、B、D；需要称量的装置有D、F；测定水的组成的步骤为：实验前后分别称量D装置和F装置的质量，D装置的两次称量之差即是生成的水中氧元素的质量，F装置的两次称量之差即生成水的质量，用水的质量减去氧元素的质量的氢元素的质量，从而计算出水中氢、氧元素的质量之比；
（5）本实验的不足之处是：装置的尾部缺少一个能吸收空气中水蒸气和二氧化碳的装置，球星干燥管直接与空气相连，会因吸收了空气中的水蒸气和二氧化碳，而使测定结果不准确，使氢、氧两元素的质量比偏大．
点评：本题重点考查铁与水蒸气反应的实验，同时考查化学实验基本操作及相关定量试验，具有一定的综合性，难度中等，涉及的知识，都是高中化学教材中学生应该掌握的知识．