Question

4．同學(xué)們知道鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能與氧氣、酸、CuSO₄溶液等多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．化學(xué)興趣小組在課外資料中發(fā)現(xiàn)，鐵和Fe₂O₃竟然也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．
【提出問題】鐵和Fe₂O₃反應(yīng)的產(chǎn)物是什么？
【查閱資料】①在FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄中，F(xiàn)e₂O₃是紅棕色，其余都是黑色；FeO在空氣中會(huì)很快被氧化成Fe₂O₃；只有Fe₃O₄有磁性．②二氧化碳可用作該反應(yīng)的保護(hù)氣．③鐵的氧化物都能與酸溶液反應(yīng)．
猜想與假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律，請你猜想鐵和Fe₂O₃反應(yīng)的產(chǎn)物：
①只有FeO；②只有Fe₃O₄；③FeO和Fe₃O₄．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（1）按如圖裝好藥品（鐵粉過量），連好儀器（裝入藥品前已檢查裝置的氣密性）．
（2）輕推注射器活塞通入二氧化碳，估計(jì)玻璃管里空氣排凈，停止通入二氧化碳．
（3）點(diǎn)燃酒精噴燈加熱藥品，等到固體粉末全部變黑，再熄滅酒精噴燈．

（4）當(dāng)長柄V形玻璃管冷卻至室溫時(shí)，檢驗(yàn)黑色粉末成分．檢驗(yàn)過程如下：

	檢驗(yàn)操作及現(xiàn)象	檢驗(yàn)結(jié)果
a	黑色粉末暴露在空氣中不變色	黑色粉末中一定沒有FeO
b	用磁鐵靠近，黑色粉末能完全被吸引．	黑色粉末中一定含有鐵和FeO
c	取少量的黑色粉末裝入試管，滴加足量的CuSO4溶液，出現(xiàn)紅色固體，充分反應(yīng)后仍殘留少許黑色粉末．	確認(rèn)猜想②正確

【探究結(jié)論】鐵和Fe₂O₃能發(fā)生化合反應(yīng)，有關(guān)的化學(xué)方程式是Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe₃O₄．
【反思評價(jià)】（1）實(shí)驗(yàn)結(jié)束，向V形管中的液體里滴入石蕊試液，變?yōu)榧t色．接下來，再微熱V形管中的液體，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑．
（2）本實(shí)驗(yàn)中的保護(hù)氣，既能用二氧化碳?xì)怏w，也能用氮?dú)猓?

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】根據(jù)題干信息進(jìn)行分析；
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】該實(shí)驗(yàn)應(yīng)該在無氧環(huán)境中進(jìn)行，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和分析結(jié)論；
【探究結(jié)論】根據(jù)題干信息以及化學(xué)方程式的書寫方法來分析；
【反思評價(jià)】（1）二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸，碳酸不穩(wěn)定，加熱易分解；
（2）選擇化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的氣體即可．

解答 解：【猜想與假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律，鐵和Fe₂O₃反應(yīng)的產(chǎn)物還有可能是氧化亞鐵與四氧化三鐵的混合物；故填：FeO和Fe₃O₄；
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】（2）注射器中的二氧化碳是為了將玻璃管內(nèi)的空氣完全排凈；故答案為：排凈；
（4）黑色粉末暴露在空氣中不變色，說明一定沒有氧化亞鐵；鐵能置換出硫酸銅的銅，銅是紅色的，因?yàn)楹谏�粉末部分能被磁鐵吸引，則含有四氧化三鐵；
故答案為：

	檢驗(yàn)操作及現(xiàn)象	檢驗(yàn)結(jié)果
a	黑色粉末暴露在空氣中不變色	黑色粉末中一定沒有FeO
b	用磁鐵靠近，黑色粉末能完全被吸引．	黑色粉末中一定含有鐵和FeO
c	取少量的黑色粉末裝入試管，滴加足量的CuSO4溶液，出現(xiàn)紅色固體，充分反應(yīng)后仍殘留少許黑色粉末．	確認(rèn)猜想②正確

【探究結(jié)論】根據(jù)信息可知，鐵與三氧化二鐵在高溫的條件下反應(yīng)生成四氧化三鐵；故填：Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe₃O₄；
【反思與評價(jià)】（1）二氧化碳與水反應(yīng)生成了碳酸，滴加紫色的石蕊試液變紅，碳酸在加熱的條件下分解為二氧化碳和水；故填：紅；H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑；
（2）氮?dú)夂拖∮袣怏w的化學(xué)性質(zhì)都很穩(wěn)定，可以代替二氧化碳?xì)怏w；故填：氮?dú)猓ɑ蚝�氣或稀有氣體）．

點(diǎn)評 化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最突出、最鮮明的部分，也是進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，有助于提高觀察實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力．所以，對化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要認(rèn)真觀察，還應(yīng)掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法．