Question

在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应． 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”．请回答该实验中的问题．
（1）写出该反应的反应方程式：

 

；并指明该氧化还原反应的还原剂是

 

，氧化剂是

 

（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是

 

；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是

 

（3）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是

 

（4）试管中收集气体是

 

，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,实验装置综合

专题：实验设计题

分析：（1）Fe与水蒸气高温反应生成四氧化三铁和氢气，Fe元素的化合价升高，H元素的化合价降低；
（2）装置受热后，水转化为水蒸气，烧瓶底部放置了几片碎瓷片，可防止液体剧烈沸腾；
（3）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；
（4）点燃氢气前一定要检验纯度，防止发生爆炸．

解答： 解：（1）Fe与水蒸气高温反应生成四氧化三铁和氢气，反应为3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄+4H₂，Fe元素的化合价升高，H元素的化合价降低，则Fe为还原剂，水为氧化剂，故答案为：3Fe+4H₂O（g）

高温  .

Fe₃O₄+4H₂；Fe；水；
（2）装置受热后，水转化为水蒸气，则作用为为实验提供水蒸气；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，可防止液体剧烈沸腾，则作用为防止暴沸，故答案为：为实验提供水蒸气；防止暴沸；
（3）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；
（4）由发生的反应及干燥可知，最后只收集到H₂，氢气的爆炸极限是4.0%～75.6%，氢气不纯加热易引起爆炸，因此，点燃之前要检验纯度，
故答案为：H₂；检验纯度．

点评：本题考查性质实验方案的设计，为高频考点，把握发生的反应及实验装置的作用为解答的关键，侧重分析及实验能力的考查，题目难度不大．