Question

【題目】化學(xué)小組的同學(xué)們在完成“鐵粉與水蒸汽反應(yīng)”的拓展實驗時總是效果不好，于是大家想對這個實驗的影響因素作進一步研究，開展了以下研究活動。

（查閱資料）實驗中可以用Ca(OH)2固體加熱來提供穩(wěn)定的水蒸汽，反應(yīng)原理如下：

（1）Ca(OH)2 H2O↑＋ CaO

（2）3Fe＋4H2O（水蒸汽）Fe3O4+ 4H2↑

（猜想假設(shè)）此實驗的影響因素有Ca(OH)2的質(zhì)量、鐵粉的質(zhì)量和反應(yīng)物的放置方式

（進行實驗）同學(xué)們組裝了如圖所示的實驗裝置（酒精燈外焰約600℃）。

用洗滌靈配制發(fā)泡劑，將玻璃導(dǎo)管伸入發(fā)泡劑中觀察氫氣的產(chǎn)生；選定 “氫氣泡爆鳴時間”為實驗效果指標(biāo)。“氫氣泡爆鳴時間”指的是從開始加熱到第一個氫氣泡燃著并發(fā)出爆鳴聲的時間。

為了排除偶然因素的干擾，共進行了４次平行實驗。“氫氣泡爆鳴時間”的數(shù)據(jù)是平行實驗數(shù)據(jù)的平均值。實驗數(shù)據(jù)整理在下表

因素 序號	反應(yīng)物放置方式	鐵粉的質(zhì)量/g	Ca(OH)2的質(zhì)量/g	實驗指標(biāo)
				氫氣泡爆鳴時間/s
1	鐵粉在上層	0.5	1.5	151
2	鐵粉在下層	0.5	0.5	88
3	混合	0.5	1.0	77
4	鐵粉在上層	1.0	1.0	119
5	鐵粉在下層	1.0	1.5	44
6	混合	1.0	?	58
7	鐵粉在上層	1.5	0.5	66
8	鐵粉在下層	1.5	1.0	54
9	混合	1.5	1.5	60

（解釋與結(jié)論）

（1）實驗中用“點燃觀察氣泡燃著并發(fā)出爆鳴聲證明氫氣產(chǎn)生”是利用了氫氣的_____（填寫物質(zhì)的性質(zhì)）

（2）實驗6中Ca(OH)2的質(zhì)量應(yīng)為____g。

（3）通過對以上實驗數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)了最佳實驗條件，并采用最佳實驗條件又做了驗證性實驗如下表 ,將下表補全。

反應(yīng)物放置方式	鐵粉的質(zhì)量/g	Ca(OH)2的質(zhì)量/g	氫氣泡爆鳴時間/s
________	_________	0.5	35

（4）將表1中部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為曲線圖，如圖,比較“鐵粉的質(zhì)量”，“Ca(OH)2的質(zhì)量”兩個因素對實驗效果影響較大的因素是________________。

（5）通過觀察數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)“鐵放置在下面”比“鐵粉放置在上面”、“和氫氧化鈣混合”實驗效果都好，從反應(yīng)的條件角度試分析其原因_________。

Answer 1

【答案】可燃性 0.5g 鐵粉在下面 1.5 鐵粉的質(zhì)量 由于鐵粉受到酒精燈外焰 （約600℃）直接加熱，快速紅熱，達到反應(yīng)溫度。而鐵粉在上層時實驗效果最差，因為Ca(OH)2 在試管底層，直接受熱分解產(chǎn)生大量

水蒸氣，該反應(yīng)吸熱。同時水蒸氣的流動會帶走反應(yīng)體系熱量，使得上層的鐵粉難

以快速達到高溫

【解析】

（1）實驗中用“點燃觀察氣泡燃著并發(fā)出爆鳴聲證明氫氣產(chǎn)生”是利用了氫氣的可燃性；

（2）由表中數(shù)據(jù)可以看出，本實驗是探究了不同鐵粉質(zhì)量，不同反應(yīng)物放置方式，不同氫氧化鈣質(zhì)量對氫氣泡爆鳴時間，結(jié)合表中數(shù)據(jù)，故實驗6中氫氧化鈣的質(zhì)量為0.5g；

（3）由表中數(shù)據(jù)可以看出，反應(yīng)物放置方式為下層，鐵的質(zhì)量為1.5g時，氫氣泡爆鳴時間越短，故填：鐵粉在下層、1.5g；

（4）由表中數(shù)據(jù)可以看出，鐵粉質(zhì)量對實驗效果較大；

（5）“鐵放置在下面”比“鐵粉放置在上面”、“和氫氧化鈣混合”實驗效果都好，從反應(yīng)的條件角度試分析其原因：鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)需要達到一定的溫度，鐵粉在下層，由于鐵粉受到酒精燈外焰 （約600℃）直接加熱，快速紅熱，達到反應(yīng)溫度。而鐵粉在上層時實驗效果最差，因為Ca(OH)2 在試管底層，直接受熱分解產(chǎn)生大量水蒸氣，該反應(yīng)吸熱。同時水蒸氣的流動會帶走反應(yīng)體系熱量，使得上層的鐵粉難以快速達到高溫。