Question

常溫下沒有氧氣存在時(shí)，鐵與水幾乎不反應(yīng)，但高溫下，鐵與水蒸氣能反應(yīng)生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體，小明很好奇，設(shè)計(jì)如圖實(shí)驗(yàn)探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)后的產(chǎn)物．
（1）試管尾部放一團(tuán)濕棉花的目的是

 

．
（2）探究生成的氣體是什么？
【猜想與假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律，所得氣體可能是

 

或

 

．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】將產(chǎn)生的氣體通往肥皂水中，產(chǎn)生肥皂泡，用燃著的水條靠近肥皂泡，聽到有爆鳴聲，說明生成的氣體是

 

．
（3）探究試管中剩余固體成分的是什么？
【查閱資料】

常見鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
顏色，狀態(tài)	黑色粉末	紅棕色粉末	黑色晶體
能否被磁鐵吸引	否	否	能
能否與鹽酸反應(yīng)	能	能	能

【初步驗(yàn)證】用磁鐵吸引試管中剩余的黑色固體，發(fā)現(xiàn)能全部被磁鐵吸引．
【猜想與假設(shè)】剩余固體不可能是Fe₂O₃，理由是

 

．
猜想一：剩余固體是Fe₃O₄，
猜想二：剩余固體是

 

．
【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的	固體全部溶解	猜想一正確
		猜想二正確

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律,酸的化學(xué)性質(zhì),質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：實(shí)驗(yàn)探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)，當(dāng)然需要H₂O作為反應(yīng)物；有爆鳴聲、密度小，說明是H₂；能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe₃O₄，則猜想一Fe與Fe₃O₄；又不可能只有Fe沒有其他反應(yīng)產(chǎn)物，猜想二是Fe₃O₄；驗(yàn)證猜想一與猜想二，關(guān)鍵是否含有Fe．根據(jù)“高溫下，鐵與水蒸氣能反應(yīng)生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，書寫化學(xué)方程式；熟記常用物質(zhì)的性質(zhì)：如Fe₂O₃紅棕色粉末．

解答：解：（1）根據(jù)圖和“高溫下，鐵與水蒸氣能反應(yīng)”，可知試管尾部放一團(tuán)濕棉花的目的是提供水蒸氣．故填：提供水蒸氣；
【猜想與假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律，所得氣體可能是氧氣或氫氣．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲，稍后有肥皂泡飄到空中．說明生成的氣體具有可燃性、密度小于空氣，再根據(jù)反應(yīng)物為“鐵與水蒸氣”，則是H₂．因?yàn)闅錃獗�鳴是氫氣與氧氣在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成水的過程；故填：H₂；
【猜想與假設(shè)】剩余黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe₃O₄，則猜想一Fe₃O₄，猜想二是Fe與Fe₃O₄；驗(yàn)證猜想一與猜想二，關(guān)鍵是否含有Fe；
【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的 稀鹽酸	固體全部溶解	猜想一正確
	固體全部溶解，有氣泡冒出	猜想二正確

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵和水蒸氣在高溫的條件下反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂；故填：3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂；
故答案為：
（1）提供水蒸氣．
【猜想與假設(shè)】氧氣或氫氣．
【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】H₂．
【猜想與假設(shè)】Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引． Fe與Fe₃O₄．
【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	結(jié)論
稀鹽酸
	固體全部溶解，有氣泡冒出

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂．

點(diǎn)評(píng)：本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，題目難度較大，注意利用題目中的信息進(jìn)行書寫化學(xué)方程式．書寫水蒸氣和鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式時(shí)，要注意反應(yīng)物水以氣體形式參加反應(yīng)，生成的氫氣后面不能加“↑”．