Question

19．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）試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣．
（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．說明生成的氣體是氫氣．
（3）探究試管中剩余固體成分是什么？
【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

【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Fe₃O₄．
【實驗探究】

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)論

【實驗結(jié)論】鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃是紅棕色粉末．
【拓展】把赤鐵礦冶煉成鐵，其主要反應(yīng)原理是在高溫下，一氧化碳奪取鐵礦石里的氧，將鐵還原出來，請寫出化學(xué)反應(yīng)方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．

Answer 1

分析 （1）濕棉花能夠提供反應(yīng)需要的水蒸氣；
（2）氫氣的密度比空氣小，與空氣或氧氣混合達到一定程度時，遇明火會發(fā)生爆炸；
（3）
剩余固體可能是Fe與Fe₃O₄，也可能是Fe₃O₄；
根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；
氧化鐵是紅棕色固體．

解答 解：（1）試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣．
故填：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．說明生成的氣體是氫氣．
故填：氫氣．
（3）猜想一：剩余固體是Fe與Fe₃O₄；猜想二：剩余固體是Fe₃O₄．
故填：Fe₃O₄．
【實驗探究】

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
取適量黑色固體放入試管中，加入足量的稀鹽酸	如果黑色固體全部溶解，并且產(chǎn)生氣泡，說明黑色固體是鐵和四氧化三鐵；如果黑色固體全部溶解，不產(chǎn)生氣泡，說明黑色固體是四氧化三鐵

【實驗結(jié)論】
鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
故填：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
【反思與交流】
該黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃是紅棕色粉末．
故填：Fe₂O₃是紅棕色粉末．
【拓展】
赤鐵礦的主要成分是氧化鐵，在高溫條件下能和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．

點評 實驗現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實質(zhì)奠定基礎(chǔ)．