Question

常温下，在没有氧气存在时，铁与水几乎不反应。某化学兴趣小组设计实验探究在高温下还原铁粉与水蒸气能够发生反应，并检验其生成物。

甲、乙两同学分别设计了如图所示的两套实验装置(所取的铁粉均为a g)：

请回答下列问题：

(一)装置的评价

(1)在水蒸气的生成装置中乙同学在烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是___________；

(2)在反应装置中甲同学在硬质玻璃管中放入的是还原铁粉和石棉绒，石棉绒的作用是___

__________________；

(3)在收集装置中甲同学用的是排水集气法，这种方法存在的安全隐患是___________。

(二)实验过程

(4)甲同学可以证明两者发生反应的现象是______________________；

(5)从反应物元素的种类分析，生成的气体可能是氢气，进一步验证的方法是_________；

(6)当玻璃管中的铁粉充分反应后，停止实验，称量反应后固体产物质量为b，则固体产物的化学式为___________(用字母表示)。

(三)问题讨论

(7)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是_____________。

(8)为了防止甲中气体收集装置发生的安全问题，可以在不增减仪器种类、数量，不改变其连接方式的前提下进行简单的改造，请在甲中画出你改造之处的示意图。

Answer 1

(1)防止暴沸  (2)增加铁粉与水蒸气的接触面积  (3)容易发生水的倒吸  (4)试管中有气泡产生  (5)将收集到气体的试管用拇指堵住，管口对着酒精灯火焰，松开拇指，如果能产生轻微的响声，则证明有氢气生成  (6)Fe_a/₅₆O_(b-a)/16  (7)先点燃酒精灯再点燃洒精喷灯  (8)图略(将试管中的导管画长，接近试管底部。)

解析：此题是实验探究题，同时考查学生实验操作中的各个注意事项。

(一)注意任何溶液的加热煮沸实验都要放入碎瓷片，防止暴沸；排水法收集易发生倒吸，若想不倒吸，只要导管不尽量伸到试管底部，排水后很快露出导管即可。

(二)二者反应之后就会产生氢气，会看到有气泡冒出；为了验证产物是氢气，利用氢气的爆鸣声，具体操作是：将收集到气体的试管用拇指堵住，管口对着酒精灯火焰，松开拇指，如果能产生轻微的响声，则证明有H₂生成。

反应后固体产物应是铁的含氧化合物，故增大的质量为氧的质量，所以固体产物的化学式为。

(三)要使Fe只跟水蒸气反应，必须先将装置内的空气全部排净，所以先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯。