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】

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
能否溶于稀鹽酸	能	能	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)象及結(jié)論
取少量黑色固體試管中，加入足量的稀鹽酸	若   ，剩余固體是   ，若   ，剩余固體是Fe與Fe3O4

【實驗結(jié)論】鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，該反應(yīng)的基本類型是

 

．
【反思與交流】該黑色固體不可能是FeO或Fe₂O₃，理由是

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律,常見氣體的檢驗與除雜方法,酸的化學(xué)性質(zhì),反應(yīng)類型的判定,書寫化學(xué)方程式、文字表達式、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，進行設(shè)計實驗：

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(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，則猜想二正確． 若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想一正確．

【實驗結(jié)論】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，則鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂↑．該反應(yīng)由一種單質(zhì)跟一種化合物起反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)．
【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；（3）【猜想與假設(shè)】猜想二：Fe₃O₄
【實驗探究】

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	若若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，剩余固體是Fe3O4，若 若固體全部溶解，有氣泡冒出，剩余固體是Fe與Fe3O4

【實驗結(jié)論】3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂↑；置換反應(yīng)
【反思與交流】Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．

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行書寫化學(xué)方程式．