Question

在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應，可以得到鐵的氧化物。該氧化物又可以經過此反應的逆反應，生成顆粒很細的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應活性，在空氣中受撞擊或受熱時會燃燒，所以俗稱“引火鐵”。請分別用圖2-1-6中示意的兩套儀器裝置，制取上述鐵的氧化物和“引火鐵”。實驗中必須使用普通鐵粉和6mol/L鹽酸，其他試劑自選（裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網、加熱設備等在圖2-1-6中均已略去）。

填寫下列空白：
（1）實驗進行時試管A中應加入的試劑是______；
燒瓶B的作用是____________________；
燒瓶C的作用是____________________；
在試管D中收集得到的是_______________。
（2）實驗時，U型管G中應加入的試劑是____________；
長頸漏斗H中應加入___________。
（3）兩套裝置中，在實驗時需要加熱的儀器是（填該儀器對應的字母）__________。
（4）燒瓶I中發生的反應有時要加入少量硫酸銅溶液，其目的是_________。
（5）試管E中發生反應的化學方程式是_______________。
（6）為了安全，在E管中的反應發生前，在F出口處必須_____________________；
E管中的反應開始后，在F出口處應______________。

Answer 1

（1）普通鐵粉（或鐵粉）；作為水蒸氣發生器（或用來產生水蒸氣）；防止水倒吸（或用作安全瓶）；氫氣。
（2）固體NaOH（或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑）；6mol·L^-1鹽酸。
（3）A，B，E。
（4）加快氫氣產生的速率。
（5）Fe₃O₄+4H₂==3Fe+4H₂O
（6）檢驗氫氣的純度；點燃氫氣。

【錯解分析】常見錯解分析： 第（1）問：①第一空填入Fe₂O₃，NaHCO₃。②第二空填入（i）盛水蒸氣，收集水蒸氣，水蒸氣冷凝成水流下。（ii）收集“引火鐵”，收集生成的Fe₃O₄，產生H₂，使A中的反應3Fe+4H₂O→Fe₃O₄+4H₂向逆反應進行，在A中生成“引火鐵”。③第三空填入（i）產生水蒸氣；（ii）接收水蒸氣，冷凝多余的水蒸氣。（iii）收集“引火鐵”。④第四空填入O₂，CO，HCl的水溶液。
第（2）問：①第一空填入（i）干燥劑；（ii）酸性干燥劑；（iii）NaOH水溶液；（iv）無水CuSO₄。②第二空填入（i）稀H₂SO₄；（ii）6mol/L鹽。
第（3）問：①漏答A。②漏答B。③漏答E。④誤答C。⑤誤答G。⑥誤答I。
第（4）問：①減慢反應速率，檢驗是否有水生成。②控制反應進行的程度。
第（5）問：①3Fe+4H₂OFe₃O₄+4H₂           ②Fe₂O₃+3H₂2Fe+3H₂O
第（6）問：①第一空填入（i）點燃以驗純。（ii）密封，用棉花堵上，不讓空氣進入試管。（iii）檢驗氣體類別。②第二空填入（i）堵住，與空氣隔絕。（ii）打開。
第（1）問：出現①誤區，是由于未讀懂題意，出現了與鐵、水蒸氣無關的物質，導致失誤。出現②誤區中：（i）是由于誤認為是Fe₃O₄+H₂反應有水生成所致；（ii）是由于沒看懂實驗裝置圖，不知道其中發生的化學反應所致。出現③誤區中：（i）是由于把B，C瓶的作用顛倒了所致；（ii）是由于未答出本質所在是防止倒吸，逆向思維能力較差，導致失誤；（iii）是由于未看懂左側裝置圖，不知道其中發生的化學反應所致。出現④誤區，是由于未審出左側裝置圖中發生的化學反應所致。
第（2）問：出現①誤區中：（i）是由于未指明必須使用堿性固體干燥劑所致；（ii），（iv）是由于忽略了氯化氫氣體的存在所致；（iii）是由于不懂干燥劑干燥氣體的原理所致。出現②誤區中：（i）是由于不符合題目限定的必須使用“6mol·L^-1鹽酸”的條件，導致失誤；（ii）是由于筆誤，丟了一個“酸”字，使面目皆非，導致失誤。
第（3）問：出現①誤區，是由于不知道Fe與H₂O蒸氣反應需要高溫條件所致。出現②誤區，是由于不知道B瓶的作用是充當水蒸氣發生器所致。出現③誤區，是由于不知道Fe₃O₄與H₂反應需要高溫條件所致。出現④誤區，是由于錯將C瓶作為水蒸氣發生器所致。出現⑤誤區，是由于錯將干燥管加熱所致。出現⑥誤區，是由于錯將氫氣發生器加熱所致。
第（4）問：出現①誤區，是由于不懂得原電池原理所致。出現②誤區，是由于化學反應速率與化學平衡的概念混淆所致。
第（5）問：出現①誤區，是由于未看懂右側實驗裝置圖，不知道E中發生了什么化學反應，導致失誤。出現②誤區，是由于錯將Fe₃O₄寫成Fe₂O₃所致。
第（6）問：出現①誤區中：（i）是由于還未驗純就點燃，就失去了驗純的意義；（ii）是由于不懂得在反應發生前應排凈E管中的空氣，以保證純凈的H₂與Fe₃O₄反應的實驗原理，導致失誤；（iii）是由于將檢驗H₂純度與檢驗氣體類別混為一談所致。出現②誤區中：（i）是由于不懂得有氣體參加反應的體系，最后應是開放體系的實驗原理，導致失誤；（ii）是由于不懂得尾氣中的可燃性氣體應點燃除去的道理所致。
【正解】認真讀題，邊讀邊聯想有關反應的化學方程式，看完全題會得到啟示。右邊圖比左邊圖更容易突破，H、I是制取H₂的實驗室裝置，由此確定右圖是Fe₃O₄+H₂制取“引火鐵”的裝置圖，則左圖必是Fe+H₂O制取Fe₃O₄的裝置圖。在穩定住大局之后，逐一回答問題就比較容易了。
（1）實驗開始前試管A中應加入鐵粉，實驗進行時，不斷通入水蒸氣，以保證反應持續進行。燒瓶B的作用顯然是充當水蒸氣發生器，不斷向A試管中提供水蒸氣。燒瓶C的作用是為了防止倒吸。在D試管中收集到的是氫氣。
（2）實驗時，U型管G中應加入堿性固體干燥劑，如：固體氫氧化鈉、堿石灰等。以吸收氯化氫酸霧和水，得到干燥、純凈的氫氣。長頸漏斗H中應加入6mol·L^-1的鹽酸。
（3）兩套裝置中，在實驗時需要加熱的儀器是A，B，E。
（4）燒瓶I中發生的反應有時要加入少量硫酸銅溶液，其目的是加快氫氣產生的速率。因為CuSO₄+Zn=ZnSO₄+Cu，Cu與Zn形成原電池，加快了鋅與鹽酸反應的速率。
（5）試管E中發生反應的化學方程式是Fe₃O₄+4H₂3Fe+4H₂O
（6）為了安全，在E管中的反應發生前，在F出口處必須檢驗氫氣的純度，E管中的反應開始后，在F出口處應點燃氫氣。