Question

18．研究金屬與水的反應(yīng)是研究金屬化學(xué)性質(zhì)的重要手段．較高溫度下鐵粉能與水蒸氣反應(yīng)是鐵作為一種較活潑金屬的有力證據(jù)．某校科學(xué)興趣小組同學(xué)利用如圖所示裝置成功地完成了該實(shí)驗(yàn)．在高溫下普通鐵粉與水蒸氣反應(yīng)，生成鐵的氧化物（與鐵在氧氣中的燃燒產(chǎn)物相同）和氫氣，氫氣可以在裝置右端的支管處被點(diǎn)燃．根據(jù)以上信息回答：
（1）鐵粉與水蒸氣在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；其中還原劑為：鐵粉．
（2）同學(xué)們對(duì)本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析：
①A處濕沙子的作用是提供水蒸汽；
②D處氣體通過水的目的是 使氫氣中混雜的水蒸汽遇冷液化，使氫氣更純凈易于點(diǎn)燃．
（3）同學(xué)們還探索了鐵粉用量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系，列表如下：（注：反應(yīng)時(shí)間指加熱一分鐘后收集10毫升氣體所需時(shí)間）從表中可以看出：鐵粉用量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系是反應(yīng)時(shí)間最短，反應(yīng)速度最快．

鐵粉質(zhì)量/g	0.2	0.4	0.6	0.8
第一次反應(yīng)時(shí)間/S	91	40	45	99
第二次反應(yīng)時(shí)間/S	84	44	50	82

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鐵粉與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣解答；
（2）根據(jù)反應(yīng)需要水蒸氣進(jìn)行分析；
（3）根據(jù)表格中的信息分析鐵粉用量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系．

解答 解：
（1）鐵粉與水蒸氣在高溫下反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；其中還原劑為鐵粉；
（2）反應(yīng)需要水蒸氣，因此濕沙子的作用是通過加熱提供水蒸氣．
（3）分析表格中的數(shù)據(jù)可以知道，鐵粉只要0.2克就可完成實(shí)驗(yàn)，鐵粉0.4--0.6克反應(yīng)速度最快，可見使用鐵粉適度少量，不僅節(jié)約藥品而且反應(yīng)速度更快．
答案：
（1）3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；    鐵粉；                                            
（2）提供水蒸汽   
（3）反應(yīng)時(shí)間最短，反應(yīng)速度最快．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生根據(jù)題中信息結(jié)合所學(xué)知識(shí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，難度不大．