Question

【題目】（13分）某興趣小組為了探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物，做了下面實(shí)驗(yàn)。

資料：在不同溫度下，鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物不同。

Fe +H2OFeO+H2 3Fe + 4H2OFe3O4 + 4H2

實(shí)驗(yàn)一：某興趣小組用下圖所示裝置，使鐵粉與過量水蒸氣充分反應(yīng)并檢驗(yàn)固體產(chǎn)物的組成。

鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)裝置

（1）實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)先點(diǎn)燃 （選填“酒精燈”或“酒精噴燈”）；目的是 ，裝置中石棉絨的作用是 。

（2）若在實(shí)驗(yàn)中的某段時間內(nèi)生成H20.04g，則這段時間內(nèi)參加反應(yīng)的鐵粉質(zhì)量至少是 g。

實(shí)驗(yàn)二：鐵粉完全反應(yīng)后，興趣小組對硬質(zhì)玻璃管中生成的FeO和Fe3O4的質(zhì)量進(jìn)行測定，實(shí)驗(yàn)流程如下圖。

（1）實(shí)驗(yàn)前如何檢查裝置A的氣密性關(guān)閉止水夾K，從長頸漏斗向試管內(nèi)加水，至長頸漏斗中管內(nèi)的 液面高于管外液面，靜置一段時間，若液面高度差 ，則氣密性良好。

（2）裝置A中發(fā)生的反應(yīng)方程式 。

（3）為了安全，在點(diǎn)燃酒精燈之前，在F裝置出口b處必須 。

（4）裝置C中所放試劑為 ，則裝置B的作用是 。

（5）干燥管E右邊又連接干燥管F的目的是 。

若無干燥管F，測得Fe3O4的質(zhì)量將 （填“偏大”、“偏小”或“無影響”）。

（6）若FeO和Fe3O4混合物的質(zhì)量為15.2g，反應(yīng)完全后干燥管E的質(zhì)量增加了4.5g，則完全反應(yīng)后D裝置中固體的質(zhì)量為 g;混合物中Fe3O4的質(zhì)量為 g。

Answer 1

【答案】實(shí)驗(yàn)一（1）酒精燈 先產(chǎn)生水蒸氣,排盡空氣 增大鐵粉與水蒸氣接觸面積 （2）0.84

實(shí)驗(yàn)二（1）不變 （2）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ （3）驗(yàn)純

（4）濃硫酸 除去HCl氣體 （5）防止空氣中的二氧化碳和水被E吸收 偏大

（6）11.2 11.6

【解析】

試題分析：實(shí)驗(yàn)一（1）實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)先點(diǎn)燃酒精燈；目的是：先產(chǎn)生水蒸氣,排盡空氣；裝置中石棉絨的作用是：增大鐵粉與水蒸氣接觸面積

（2）根據(jù)在不同溫度下，鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物不同，而從化學(xué)方程式來看，要產(chǎn)生相同質(zhì)量的氫氣，當(dāng)溫度>570℃時，消耗的鐵粉質(zhì)量更少，故應(yīng)根據(jù)反應(yīng)：3Fe + 4H2OFe3O4 + 4H2來計(jì)算，反應(yīng)中Fe 與氫氣的質(zhì)量關(guān)系為168:8，故可設(shè)鐵粉質(zhì)量至少為x，列式為：168:8=x：0.04g ，x=0.84

實(shí)驗(yàn)二（1）檢查裝置A的氣密性關(guān)閉止水夾K，從長頸漏斗向試管內(nèi)加水，至長頸漏斗中管內(nèi)的液面高于管外液面，靜置一段時間，若液面高度差不變，則氣密性良好

（2）裝置A中是鋅和鹽酸反應(yīng)，發(fā)生的反應(yīng)方程式：Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑

（3）不純的氫氣在點(diǎn)燃時可能發(fā)生爆炸，故為了安全，在點(diǎn)燃酒精燈之前，在F裝置出口b處必須驗(yàn)純，防止發(fā)生爆炸

（4）為了不影響后面水的質(zhì)量的判斷，就必須保證反應(yīng)前氫氣中不含有水分，故裝置C中所放試劑為濃硫酸，起到干燥的作用；鹽酸具有揮發(fā)性，故使得制得的氫氣中混有HCl氣體，故裝置B的作用是：除去HCl氣體

（5）干燥管E右邊又連接干燥管F的目的是：防止空氣中的二氧化碳和水被E吸收；若無干燥管F，則干燥管E的質(zhì)量就會偏大，即使得水的質(zhì)量偏大，故測得Fe3O4的質(zhì)量將偏大

（6）反應(yīng)完全后干燥管E的質(zhì)量增加了4.5g，則說明反應(yīng)過程中生成水的質(zhì)量=4.5g ，根據(jù)反應(yīng)的特點(diǎn)，反應(yīng)過程生成水中的氧元素全部來自FeO和Fe3O4混合物中，而水中氧元素質(zhì)量=4.5g×16/18×100%=4g，故完全反應(yīng)后D裝置中固體的質(zhì)量=15.2g-4g=11.2；可設(shè)混合物中Fe3O4的質(zhì)量為x，則FeO 的質(zhì)量為15.2g-x ；然后根據(jù)氧元素質(zhì)量或鐵元素質(zhì)量都可以列等式

x×168/232×100%+（15.2g-x） ×56/72×100%=11.2

x=11.6g