Question

常溫下沒有氧氣存在時，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)計如下實驗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？
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． 說明生成的氣體是

 

．
（3）探究試管中剩余固體成分是什么？
【查閱資料】（1）金屬氧化物能和酸反應(yīng)且生成物能溶于水        
（2）信息如表格

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

【初步驗證】試管中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引．
【猜想與假設(shè)】猜想一：剩余固體是Fe與Fe₃O₄；猜想二：剩余固體是

 

．
【實驗探究】

實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
		猜想二正確

【實驗結(jié)論】鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,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：實驗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，說明該氣體是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，所以猜想二是Fe₃O₄；驗證猜想一與猜想二，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；
（2）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；
【猜想與假設(shè)】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；驗證猜想一與猜想二，關(guān)鍵是否含有Fe．
【實驗探究】根據(jù)鐵與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，進(jìn)行設(shè)計實驗：取少量剩余固體于試管中，向其中滴加足量稀鹽酸；固體全部溶解，沒有產(chǎn)生氣泡；

實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	若固體全部溶解，沒有氣泡冒出	猜想二正確

【實驗結(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↑；
【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是：Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．
故答案為：（1）提供水蒸氣；
（2）H₂；
【猜想與假設(shè)】猜想二：Fe₃O₄；
【實驗探究】取少量剩余固體于試管中，向其中滴加足量稀鹽酸；固體全部溶解，沒有產(chǎn)生氣泡；

實驗操作	實驗現(xiàn)象	結(jié)論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	若固體全部溶解，沒有氣泡冒出	猜想二正確

【實驗結(jié)論】3Fe+4H₂O

高溫  .

4H₂+Fe₃O₄；
【反思與交流】Fe₂O₃為紅棕色．

點評：本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)實驗，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．