Question

【題目】如下圖（夾持儀器已略），某興趣小組在老師指導(dǎo)下，探究鐵與水蒸氣的反應(yīng)，請回答。

（實驗初探）

（1）連接裝置，并檢查裝置氣密性。

（2）裝好藥品。

（3）加熱一段時間后，吹泡器連續(xù)吹出氣泡，且氣泡向上飛起，用燃著的木條靠近氣泡，能產(chǎn)生爆鳴。

（查閱資料）鐵有三種氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4）。

①它們都不溶于水，其中鐵粉、Fe3O4能被磁鐵吸引；②FeO接觸到空氣會立即由黑色變?yōu)榧t棕色；③三種氧化物都不與硫酸銅溶液反應(yīng)，但能與酸反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)。

（實驗探究）實驗小組同學(xué)對反應(yīng)后的剩余固體進(jìn)行探究。

（1）小梅發(fā)現(xiàn)固體為黑色，由此判斷:固體中肯定不存在Fe2O3 ,理由是_____________________。

（2）小宇發(fā)現(xiàn)固體均能被磁鐵吸引，大家倒出玻璃管中黑色固體，平鋪于白紙上。觀察到的現(xiàn)象是__________，判斷黑色固體中一定沒有FeO。

討論：鐵與水蒸氣反應(yīng)生成的固體是“鐵的一種氧化物”，玻璃管內(nèi)的黑色固體中還可能含有“過量的鐵”。

（提出猜想）玻璃管中黑色固體成分有什么?

猜想Ⅰ：Fe；猜想Ⅱ：Fe3O4；猜想Ⅲ：_____________

實驗步驟	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論
取上述固體少許，加入足量 __________	出現(xiàn)紅色固體，且有黑色固體殘留	猜想Ⅲ成立

（結(jié)論反思）（1）鐵與水蒸氣發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_________________。

（2）加入的溶液必須足量的原因是_____________________

Answer 1

【答案】Fe2O3為紅棕色固體 仍為黑色 Fe和Fe3O4 硫酸銅溶液 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 使鐵粉完全反應(yīng)

【解析】

[實驗探究]（1）Fe2O3為紅棕色固體，Fe、FeO、Fe3O4均為黑色固體。故小梅發(fā)現(xiàn)固體為黑色，由此判斷：固體中肯定不存在Fe2O3 ，理由是：Fe2O3為紅棕色固體；

（2）由于FeO接觸到空氣會立即由黑色變?yōu)榧t棕色。故小宇發(fā)現(xiàn)固體均能被磁鐵吸引，大家倒出玻璃管中黑色固體，平鋪于白紙上。觀察到的現(xiàn)象是仍為黑色，判斷黑色固體中一定沒有FeO；

[提出猜想] 由于固體中不含FeO、Fe2O3且固體為黑色，又因為猜想Ⅰ：Fe；猜想Ⅱ：Fe3O4；所以猜想Ⅲ：Fe和Fe3O4；

實驗結(jié)論是：猜想Ⅲ成立，說明黑色固體中含有Fe和Fe3O4；實驗現(xiàn)象為：出現(xiàn)紅色固體，且有黑色固體殘留，由于三種氧化物都不與硫酸銅溶液反應(yīng)，說明Fe與硫酸銅溶液反應(yīng)，Fe3O4有剩余。故實驗步驟為：取上述固體少許，加入足量硫酸銅溶液；

[結(jié)論反思] （1）由用燃著的木條靠近氣泡，能產(chǎn)生爆鳴可知，反應(yīng)中有氫氣生成，由[提出猜想]的實驗部分可知，反應(yīng)中生成Fe3O4。故鐵與水蒸氣發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；

（2）加入的溶液必須足量的原因是：使鐵粉完全反應(yīng)。