Question

（2009?靜安區(qū)一模）某學習小組利用下圖所示裝置進行“鐵與水氣反應”和其他實驗（略去了夾持儀器）．

（1）儀器B的名稱是

石英管或硬質玻璃管

，石棉絨的作用是

增大鐵與水蒸氣接觸面積，防止加熱時固體噴入導管

．
（2）B中發(fā)生反應的化學方程式是

3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+H₂

．
（3）加熱E以前要對裝置中的氣體驗純，方法是：收集一試管氣體，然后

將試管口靠近酒精燈火焰，弱發(fā)出噗的聲音，說明氣體純凈；若發(fā)生尖銳爆鳴聲，說明氣體不純

．
（4）已知有反應：Cu₂0+2H⁺→Cu+Cu²⁺+H₂0，則可用來檢驗反應后E中的紅色固體中除Cu外是否含Cu₂0，可用的試劑是

bc

（填序號）
a．稀硝酸    b．稀硫酸    c．鹽酸    d．濃硫酸
（5）在E后若再接二個盛堿石灰的干燥管（依次稱為F和G），則還可用該裝置測定水的組成或銅的相對原子質量．若反應前盛有藥品的E、F的質量分別是bg、cg，反應后分別是dg、eg．
①水中元素的物質的量之比可表示為n（H）：n（0）=

e-c-（b-d）：

b-d

16

；若反應后E中除Cu外還含有另種還原產物Cu₂0，則該比值將

無影響

 （選填“偏大”“偏小”或“無影響”）．
②若空的E管的質量為ag，加熱后CuO完全還原為Cu，則銅的相對原子質量可表示為

16(d-a)

b-d

．

Answer 1

分析：（1）依據圖裝置儀器分析，E為固體加熱反應的裝置，應在硬質玻璃管或石英管中加熱；石棉絨可以增大鐵與水蒸氣的接觸面積，防止固體粉末噴入導氣管；
（2）B是鐵和水蒸氣發(fā)生的反應生成四氧化三鐵和氫氣；
（3）氫氣純度的檢驗方法分析；
（4）依據反應Cu₂0+2H⁺→Cu+Cu²⁺+H₂0可知，反應是氧化亞銅在非氧化性酸溶液中的歧化反應，用來檢驗反應后E中的紅色固體中除Cu外是否含Cu₂0，固體溶解后溶液呈藍色證明含有氧化亞鐵；酸不能選擇氧化性的酸，因為氧化性的酸可以氧化亞銅離子，溶解金屬銅；
（5）E裝置發(fā)生反應為CuO+H₂

△   .

Cu+H₂O，固體質量減小計算氧元素的質量；結合F吸收水的質量減去氧元素質量為氫元素質量，再計算氫元素和氧元素物質的量之比；在E后若再接二個盛堿石灰的干燥管F為吸收生成的水蒸氣，G是防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進入影響測定結果；結合質量變化和化學方程式計算得到．

解答：解：（1）依據圖裝置儀器分析，E為固體加熱反應的裝置，應在硬質玻璃管或石英管中加熱；石棉絨可以增大鐵與水蒸氣的接觸面積，防止固體粉末噴入導氣管，
故答案為：石英管或硬質玻璃管；增大鐵與水蒸氣接觸面積，防止加熱時固體噴入導管；
（2）B裝置中是鐵和水蒸氣發(fā)生的反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為：3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+H₂ ，故答案為：3Fe+4H₂O（g）

高溫  .

Fe₃O₄+H₂；
（3）氫氣是可燃性氣體混有空氣會發(fā)生爆炸，需要驗純實驗驗證，方法是：收集一試管氣體，將試管口靠近酒精燈火焰，弱發(fā)出噗的聲音，說明氣體純凈；若發(fā)生尖銳爆鳴聲，說明氣體不純，
故答案為：將試管口靠近酒精燈火焰，弱發(fā)出噗的聲音，說明氣體純凈；若發(fā)生尖銳爆鳴聲，說明氣體不純；
（4）反應Cu₂0+2H⁺→Cu+Cu²⁺+H₂0可知，反應是氧化亞銅在非氧化性酸溶液中的歧化反應，用來檢驗反應后E中的紅色固體中除Cu外是否含Cu₂0，固體溶解后溶液呈藍色證明含有氧化亞銅；酸不能選擇氧化性的酸，因為氧化性的酸可以氧化亞銅離子，溶解金屬銅；選項中a是強氧化性酸溶解氧化亞銅和銅，不能檢驗；b是非氧化性酸可以加入，發(fā)生題干反應驗證氧化亞銅的存在；c、鹽酸是非氧化性酸可以發(fā)生題干反應，氧化亞銅溶解，銅不反應，驗證氧化亞銅的存在；d濃硫酸是強氧化性酸，和銅、氧化亞銅反應，不能證明氧化亞銅的存在，故答案為：bc；
（5）在E后若再接二個盛堿石灰的干燥管（依次稱為F和G），在E后若再接二個盛堿石灰的干燥管F為吸收生成的水蒸氣，G是防止空氣中水蒸氣和二氧化碳進入影響測定結果；若反應前盛有藥品的E、F的質量分別是bg、cg，反應后分別是dg、eg；
①則在E裝置中反應前后質量減少為氧元素的質量=b-d，所以F裝置中吸收的水的質量=e-c；所以氫元素質量=e-c-（b-d）；計算得到氫元素物質的量和氧元素物質的量之比=e-c-（b-d）：

b-d

16

；反應后E中除Cu外還含有另種還原產物Cu₂0，反應前后減少的仍是氧元素的質量，H₂+CuO=Cu+H₂O；Cu₂O+H₂=H₂O+2Cu，依據反應化學方程式可知，固體質量變化的都是氧元素的質量且相同，所以，生成氧化亞銅對測定結果無影響，故答案為：e-c-（b-d）：

b-d

16

；無影響；
②若空的E管的質量為ag，則氧化銅的質量=b-a；加熱后CuO完全還原為Cu，質量減少為氧元素質量=b-d；設銅的摩爾質量為X，依據氧元素物質的量相等得到：

b-a

X+16

=

b-d

16

，得到X=

16(d-a)

b-d

．故答案為：

16(d-a)

b-d

．

點評：本題考查了鐵銅及其化合物性質的應用，主要是實驗裝置分析和實驗目的判斷應用，實驗驗證可燃氣體純度的方法，實驗測定后的元素之力計算，題目難度較大．