题目内容

2． 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”．
请完成该实验中的问题．
（1）写出该反应中还原产物是H2 ．
（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气；
（3）烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是防止暴沸事故的发生．
（4）干燥管中盛装的物质是碱石灰作用是除去反应产生的H 2中的水蒸气．
（5）如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行验纯．

分析 （1）反应中化合价降低被还原得到的产物为还原产物，结合反应分析；
（2）为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气 
（3）水在加热时易发生爆沸现象，放置碎瓷片可防止暴沸；
（4）碱石灰为干燥剂，可以干燥氢气；
（5）点燃氢气前一定要检验纯度，防止发生爆炸．

解答 解：（1）铁与水蒸气在加热条件下发生反应：3Fe+4H2O（g）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2，该反应中H元素化合价降低被还原生成H2 ，所以还原产物为H2 ，
故答案为：H2 ；
（2）该反应中需要水蒸气，所以加热的目的是：为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气，
故答案为：为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气； 
（3）水加热时易发生爆沸，所以实验前需要加入碎瓷片，防止暴沸事故的发生，
故答案为：防止暴沸事故的发生；
（4）制取的氢气中混有水蒸气，需要用碱石灰干燥，所以碱石灰的作用是除去反应产生的H2中的水蒸气，
故答案为：除去反应产生的H2中的水蒸气；
（5）铁与水蒸气发生氧化还原反应生成氢气，氢气纯度不足时易发生爆炸，所以点燃氢气前一定要检验纯度，防止发生爆炸，
故答案为：验纯．

点评 本题考查性质方案的设计，题目难度中等，涉及铁与水的反应、气体干燥、气体验纯等知识，明确实验目的为解答关键，注意掌握性质方案设计原则，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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17．硅广泛应用于计算机技术领域．工业上，用焦炭在电炉中还原二氧化硅制得粗硅．某研究性学习小组在实验条件下对过量炭粉与二氧化硅反应的气体产物成分进行探究．
（1）提出假设
①该反应的气体产物是CO2
②改反应的气体产物是CO
③该反应的气体产物是CO2、CO的混合物．
（2）设计方案，利用如图1所示装置进行实验

（3）查阅资料
①在该实验条件下氮气不与碳、硅、二氧化硅发生反应
②实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO2）饱和溶液混合加热制得氮气，氮气的发生装置可以选择图中2的d，反应的化学方程式为NH4Cl+NaNO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2↑+2H2O+NaCl．
（4）实验步骤
①连接好装置后，称取12.0g二氧化硅，10.0g碳粉混合均匀，放入质量为48.0g的硬质玻璃管中．放入药品前应进行的操作是检查装置的气密性
②打开弹簧夹，向装置中通入纯净干燥的氮气．
③停止通入氮气后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，发现澄清石灰水（足量）变浑浊．
④待反应结束，停止加热，再缓缓通入一段时间的氮气，冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为60.0g．再缓缓通入氮气的作用为赶出实验产生的CO2，确保CO2完全吸收
⑤将石灰水过滤、洗涤、烘干，称量固体质量为10.0g．该操作中过滤、洗涤时用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒；至少称量2次．
（5）数据处理
根据所得实验数据，该实验中二氧化硅与碳发生反应的化学方程式为3C+2SiO2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Si+2CO↑+CO2↑；
（6）实验优化
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（1）B、C的简单离子的氧化性强弱（用离子符号表示）Mg2+＜Al3+，
（2）气态氢化物HD、HE、HF的稳定性由强到弱是（用分子式表示）HF＞HBr＞HI，D、E、F离子的还原性由强到弱是（用离子符号表示）I-＞Br-＞F-；．
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②S2Cl2常组下为红棕色液体，沸点为137℃：S2Cl2遇水生成HCl、SO2、S．
③S的熔点为112.8S2Cl2，沸点为444.6℃．
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（一）氯气的制备

（1）氯气的发生装置可以选择上图中的A（或B）（填字母），反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MnCl2+Cl2↑+2H2O、2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O．
（2）欲收集一瓶干燥的氯气，选择上图中的装置，其连接顺序为：发生装置→e→f→c→d→h→g→i（按气流方向，用小写字母表示）．
（二）S2Cl2的制备
将上述收集到的氯气通入图装置，在一定温度下进行实验．

（3）证明实验中有S2Cl2生成的现象是Y中出现红棕色液体．若加热G时温度过高，在X中可能出现的现象是有淡黄色固体沉积．
（4）Z中的试剂名称是碱石灰（或氧化钙、生石灰），如果没有Z装置，可能造成的不良影响有空气中的水蒸气进入Y中使S2Cl2变质；残余Cl2逸散到空气中造成污染．
（三）S2Cl2的性质探究
（5）取少量（二）中制得的S2Cl2于锥形瓶中，滴加足量NaOH溶液，发生反应的离子方程式为．若要检验反应后的溶液中存在Cl-，在滴加硝酸和硝酸银溶液之前，必须逬行的操作是取适量上层清液于试管中，滴加足量Ba（NO3）2溶液（或氢氧化钡、氯化钡溶液），过滤．
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C．W可能是金属元素D．W和X均能与Y形成两种离子化合物

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