在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时

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在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称“引火铁”。请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol·L^-1的盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。

图1 图2
填写下列空白:
(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是;烧瓶B的作用是______________________;烧瓶C的作用是______________________;在试管D中收集得到的是
____________________________。
(2)实验时,U形管G中应加入的试剂是___________;长颈漏斗H中应加入___________。
(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母) ___________。
(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是__________________________。
(5)试管E中发生反应的化学方程式是______________________________________________。
(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须___________;E管中的反应开始后,在F出口处应___________。

答案

(1)普通铁粉(或铁粉) 作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气) 防止水倒吸(或用作安全瓶) 氢气
(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂) 6 mol·L^-1 HCl
(3)A、B、E
(4)加快氢气产生的速度
(5)Fe₃O₄+4H₂

3Fe+4H₂O
(6)检验氢气的纯度点燃氢气

解析

首先明确本题涉及3个反应，
即普通铁粉的高温氧化：
3Fe+4H₂O

Fe₃O₄+4H₂
F₃O₄的热还原：Fe₃O₄+4H₂

3Fe+4H₂O
6 mol·L^-1盐酸与较活泼金属(如锌)制备上述反应所需的还原剂氢气：
Zn+2HCl====ZnCl₂+H₂↑
题目给出了两个装置图，图(1)内有生成物排水取气的装置。图(2)内则有发生氢气的装置。因此，前者为制取Fe₃O₄的装置，后者为制取“引火铁”的装置。
试管A里装入的试剂是普通铁粉，烧瓶B的作用是制水蒸气，烧瓶C的作用是作为安全瓶防止水槽内的冷水倒吸，收集到试管D内的气体是氢气。
如果把烧瓶C作为水蒸气的发生装置(试管A中的长导管有迷惑作用)，则反应中生成的氢气无法排出，这样一来，一方面使化学平衡不利于由铁转变为Fe₃O₄反应的进行，另一方面将使A、B两容器内压强过高而引起爆炸事故。
在图(2)中，由于盐酸较浓，与活泼金属反应所产生的氢气中会带有部分盐酸酸雾，如不除去则会跟Fe₃O₄发生反应，所以U形管中应该用固体氢氧化钠或氧化钙、碱石灰等碱性干燥剂，以除去酸雾。6 mol·L^-1盐酸应从长颈漏斗中加入作为气体发生器的烧瓶内，烧瓶B是水蒸气发生器，为将其中的水变为水蒸气需要加热，普通铁粉被水蒸气氧化需在高温下进行，Fe₃O₄被氢气还原需在加热条件下进行，所以A、B、E都要加热。
在烧瓶I中加入硫酸铜溶液，形成原电池，增大生成氢气的反应速率。
为安全起见，进入试管内的氢气必须验纯，自导管F逸出的氢气应燃烧掉或导出室外，以免与室内空气形成爆炸混合物。

举一反三

（12分）
某种催化剂为铁的氧化物。化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论。
（1）请指出该结论是否合理并说明理由　　　。
（2）请完成对铁元素价态的探究：
限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹：3 mol·L^-1H₂SO₄/3％ H_2O2、6 mol·L^-1HNO₃/0.01 mol·L^-1KmnO₄、NaOH稀溶液、0.1 mol·L^-1Kl、20％ KSCN、蒸馏水。
①提出合理假设：
假设1：　　　　　　　；
假设2：　　　　　　　；
假设3：　　　　　　　。
②设计实验方案证明你的假设（不要在答题卡上作答）。
③实验过程：
根据②的实验方案，进行实验。请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。

实验操作	预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
步骤3：
…

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某校研究性学习小组拟利用分光光度法对空气中二氧化硫含量（mg/m³）进行测定。分光光度法则是通过测定被测物质在特定波长时光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析。其工作原理可以简单的用公式表示为A＝kc，其中A为吸光度，k为一定条件下的常数，c为溶液浓度。

实验步骤如下：
⑴ 采样：
① 如果你是该小组成员，你对采样的地点和时间有何建议：。
② 用右图装置采样，通过50L空气后，将吸收液移入100ml容量瓶，用少量吸
收液分两次洗涤吸收装置，合并洗涤液于容量瓶中，定容备用。用多孔球泡而不
用导管的原因是。
⑵ 吸光度与SO₂含量标准曲线的绘制：在6支25ml比色管中，用每毫升含25μg
二氧化硫的标准液配置下表标准SO₂含量系列。
二氧化硫标准系列

管号	0	1	2	3	4	5
标准液(ml)	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00
吸收液(ml)	10.00	9.80	9.60	9.40	9.20	9.00
二氧化硫含量(μg)	0	5.00	10.00	15.00	20.00	25.00

用10mL比色皿，以水为参比，测定各管吸光度，实验结果如下。

管号	0	1	2	3	4	5
吸光度	0	0.20	0.40	0.60	0.80	1.00

请在右图所示的坐标系中绘制标准曲线：
⑶ 准确量取容量瓶中溶液10mL加入比色皿，测得其吸光度值
为0.10，则空气中二氧化硫含量为   mg/m³。我国环境空气
质量标准中对每次空气质量测定中SO₂的最高浓度限值（mg/m³）：
一级标准：0.15；二级标准：0.50；三级标准：0.70。
则该市空气为   级标准。
⑷ 甲、乙两组同学测定结果相差较大，乙组同学测定空气中SO₂
含量偏小，试分析乙组同学出现误差的可能原因：   （两个所用
药品和装置均无问题）。

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下列药品和装置合理，能完成相应实验的是（）

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（10分）已知某白色混合物粉末中含有CuSO₄、K₂SO₄、NH₄HCO₃、NH₄Cl、NaCl五种物质中的两种，且物质的量之比为1:1。请完成下述探究混合物组成的实验。
仅限选择的仪器、用品和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、胶头滴管、药匙、酒精灯、火柴、试管夹、镊子；红色石蕊试纸、淀粉碘化钾试纸；1mol/L硫酸、1mol/L硝酸、1mol/L盐酸、1mol/L NaOH溶液、Ba(NO₃)₂溶液、AgNO₃溶液、蒸馏水。
一、初步探究
取适量固体混合物于烧杯中，加入蒸馏水搅拌，混合物完全溶解，得到无色透明溶液A，同时闻到有轻微的刺激性气味。用胶头滴管取少量溶液A于试管中，再滴加稀硝酸，溶液中有无色气泡产生；继续滴加过量稀硝酸至溶液中不再产生气泡，得到无色透明溶液B。
（1）用（填实验用品名称）取固体混合物于烧杯中。
（2）上述实验可以得到的初步结论是。
二、进一步探究
（3）请设计实验方案进一步确定该固体混合物的组成。叙述实验操作、预期现象和结论。

实验操作	预期现象和结论

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下列实验过程中产生的现象与对应图形相符合的是

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