Question

19．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：3Fe+4H₂O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂
（2）如何检验该装置的气密性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）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是提供反应的水蒸气；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是防止爆沸．
（4）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯，为什么防止先点燃酒精喷灯导致Fe与O₂的反应．

Answer 1

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；该装置先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯，防止先点燃酒精喷灯导致Fe与O₂的反应．

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）因为反应物为水蒸气与铁，所以这里加热的目的就是提供水蒸气，烧瓶底部应事先放置碎瓷片，放碎瓷片的目的是防止沸腾事故发生，
故答案为：提供反应的水蒸气； 防止爆沸；
（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，产生水蒸气后，排掉硬质玻璃管内空气，再点燃酒精喷灯，
故答案为：先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯；防止先点燃酒精喷灯导致Fe与O₂的反应．

点评 本题以铁与水的反应考查氧化还原反应，明确物质的性质及反应中元素的化合价变化即可解答，注重基础知识的考查，题目难度不大．