题目内容

10.应用下列装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物加热,并通入水蒸气,就可以完成“高温下,Fe与水蒸气的反应实验”.
请完成该实验中的问题:
(1)写出该反应的化学方程式:3Fe+4H2O(g)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2;
(2)实验前对整套装置进行气密性检查的操作是把导管口的下端浸入水中,用双手紧握烧瓶的外壁,如果观察到导管口有气泡冒出,且松手后导管内形成一段水柱,则气密性良好.
(3)烧瓶底部放置了几片碎瓷片,碎瓷片的作用是防止暴沸.
(4)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是先点燃酒精灯,后点燃酒精喷灯.
(5)整套装置有一个设计缺陷是没有尾气处理.

分析 (1)铁与水蒸气发生氧化还原反应,生成四氧化三铁和氢气,据此书写化学方程式;
(2)根据冒出的气泡和回流的水柱来判断;
(3)放置了几片碎瓷片防止暴沸;
(4)如果在一套装置中需要两处加热,一定要注意点燃加热仪器的顺序,一般是根据实验的安全性和对实验结果的影响来考虑;
(5)A为氢气的吸收装置,但缺少尾气处理装置.

解答 解:(1)铁和水蒸气反应,铁的化合价升高,铁作还原剂,水中氢的化合价降低,水作氧化剂,反应的化学方程式为:3Fe+4H2O(g)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2,
故答案为:3Fe+4H2O(g)$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2;
(2)检查装置气密性的方法是:把导管口的下端浸入水中,用双手紧握烧瓶的外壁,如果观察到导管口有气泡冒出,且松手后导管内形成一段水柱,则气密性良好.故答案为:把导管口的下端浸入水中,用双手紧握烧瓶的外壁,如果观察到导管口有气泡冒出,且松手后导管内形成一段水柱,则气密性良好;
(3)放置了几片碎瓷片防止暴沸,故答案为:防止暴沸;
(4)点燃加热仪器的顺序要考虑实验的安全性和对实验结果的影响,在本实验中为了防止铁与空气中的氧气在加强热的条件下反应,应该先点燃酒精灯,排掉硬质玻璃管内空气,为Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气,
故答案为:先点燃酒精灯,后点燃酒精喷灯;
(5)A为氢气的吸收装置,但缺少尾气处理装置,所以整套装置有一个设计缺陷是没有尾气处理,故答案为:没有尾气处理.

点评 本题为铁及其化合物的性质实验,掌握铁和水蒸气反应的原理和产物的检验是解答的关键,题目难度不大.

练习册系列答案
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19.硝基苯是医药和染料的中间体,还可做有机溶剂.反应如图:
①
②
组装如图反应装置.有关数据列表如表:
物质熔点/
℃
沸点
/℃
密度(20℃)
/g•cm-3
水溶性
苯5.5800.88微溶
硝基苯5.7210.91.205难溶
1,3二硝基苯893011.57微溶
制备硝基苯流程如图:

请回答:
(1)步骤①配制混酸:取100mL烧杯,用20mL浓硫酸与18mL浓硝酸配制混和酸,操作是:在烧杯中先加入18mL浓硝酸,再,并不断搅拌、冷却;把配好的混和酸加入恒压漏斗中;最后在三颈烧瓶中加入18mL苯.
(2)在室温下向三颈瓶中的苯逐滴加入混酸,边滴边搅拌,混和均匀、加热.实验装置中长玻璃管最好用球形冷凝管代替(填仪器名称);上图中的加热方式称为;反应温度控制在50~60℃的原因是水浴加热、防止副反应反应.
硝基苯的提纯步骤为:

(3)步骤⑤表明混合物中有苯和硝基苯的操作和现象是混合物倒入蒸馏水中,液体分为三层.
(4)验证步骤⑥中液体已洗净的操作和现象是:取最后一次洗涤液,向溶液中加入氯化钙溶液,有白色沉淀生成,说明洗涤干净;为了得到更纯净的硝基苯,还须先向液体中加入无水CaCl2除去水,然后蒸馏(填操作名称).
(5)设计实验证明中:“粗产品中2”中含二硝基苯.
(6)用铁粉、稀盐酸与硝基苯(用Ph-NO2表示)反应可生成染料中间体苯胺(Ph-NH2),其反应的化学方程式为Ph-NO2+3Fe+6HCl→Ph-NH2+3FeCl2+2H2O.
20.已知乙酸和乙醇在浓硫酸催化下会发生下列反应:
CH3CH2OH+CH3COOH$?_{120℃}^{浓硫酸}$ CH3COOCH2CH3+H2O
CH3CH2OH+CH3CH2OH$→_{140℃}^{浓硫酸}$CH3CH2OCH2CH3+H2O
CH3CH2OH$→_{170℃}^{浓硫酸}$CH2═CH2↑+H2O
沸点:乙醇78.5℃、乙酸117.9℃、乙酸乙酯77.1℃
某同学为了在实验室制备乙酸乙酯,设计了如图所示的装置(部分类持仪器省略).实验步骤:
①在干燥的100mL三颈烧瓶中加入8mL 95%的乙醇,在冷水冷却下,边摇边慢慢加入8mL浓硫酸,加入碎瓷片;在滴液漏斗中加入8mL 95%的乙醇和8mL乙酸,摇匀.按图组装仪器.滴液漏斗的末端和温度计的水银球必须浸到液面以下距瓶底0.5cm~1cm处.
②用电热套加热烧瓶,当温度计读数上升到110℃时,从滴液漏斗中滴加乙醇和乙酸混合液(速度为每分钟30滴为宜),并维持适宜的反应温度.滴加完毕,继续加热数分钟,直到反应液温度升到130℃,不再有馏出液为止.
③洗涤粗产物.
请回答下列问题:
(1)碎瓷片的作用是防止液体暴沸.冷凝管的作用是冷凝收集乙酸乙酯,水要从A(填“A”或“B”)口进入.馏出液的成分有乙酸乙酯、乙酸、乙醇.
(2)整个实验过程要严格控制温度在120℃左右,否则会发生副反应,使制得的乙酸乙酯不纯(或含有乙醚).
(3)洗涤粗产物的方法是:向粗产物中慢慢加入饱和碳酸钠溶液,然后用分液法分离.下列有关分液操作的叙述正确的是d(填字母序号).
a.应选用球形分液漏斗进行分液,使用前要检查是否漏水
b.将混合液倒入分液漏斗,塞紧玻璃塞,上下振荡
c.混合液摇匀后,立即将分液漏斗放在铁圈上静置,分层
d.打开分液漏斗的玻璃塞,再打开旋塞,使下层液体从分液漏斗下端放出,待下层液体完全流出后关闭旋塞,把上层液体从分液漏斗上口倒出
(4)为了得到更纯的产物,需向(3)中得到的酯中加入无水硫酸镁进行干燥,然后通过蒸馏法分离.
下列区分乙酸乙酯精品和粗品的方法,不合理的是ad.
a.用溴水检验         b.用金属钠检验
c.测定沸点           d.用新制Cu(OH)2悬浊液检验
(5)本实验如何创造条件使酯化反应尽量向生成物方向进行?(至少提出两点)
①加入过量的乙醇
②将乙酸乙酯从反应液中不断蒸出,使平衡向乙酸乙酯产生的方向移动.

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