Question

10．鐵與水蒸氣能發(fā)生反應(yīng)生成一種常見(jiàn)鐵的氧化物和一種氣體．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對(duì)此反應(yīng)很感興趣，在小組集體協(xié)作下設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)，以探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)后的產(chǎn)物，也邀請(qǐng)你一起來(lái)完成下列探究：

（1）A裝置的作用是  ①提供水蒸氣．
（2）探究生成的氣體是什么？
【猜想與假設(shè)】猜想一：生成的氣體可能是氫氣；猜想二：生成的氣體可能是氧氣．
【實(shí)驗(yàn)探究】將生成的氣體通入球形管里裝有堿石灰干燥劑．導(dǎo)管口蘸些肥皂水（或洗滌劑溶液），控制氣體流速，吹出肥皂泡．當(dāng)肥皂泡吹到一定大時(shí)，輕輕擺動(dòng)導(dǎo)管，肥皂泡脫離管口后，氣泡上升．用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲．
【推斷】生成的氣體是②氫氣．
（3）探究試管中剩余固體成分是什么？
【查閱資料】

常見(jiàn)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
能否與鹽酸反應(yīng)	能	能	能

【初步驗(yàn)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和Fe₃O₄；猜想二：剩余固體是  ③Fe₃O₄．
【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論
④取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	⑤若固體全部溶解，沒(méi)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(shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：⑥3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
【反思與交流】該黑色固體不可能是FeO、Fe₂O₃，理由是 ⑦FeO不能被磁鐵吸引，F(xiàn)e₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)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(shuō)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(méi)有其他反應(yīng)產(chǎn)物，猜想二是Fe₃O₄；驗(yàn)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(jiàn)鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，書(shū)寫(xiě)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)”，A裝置的作用是：提供水蒸氣；
（2）C裝置為球形干燥管．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(shuō)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”，所以是氫氣；
【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(méi)有其他反應(yīng)產(chǎn)物，猜想二是Fe₃O₄；驗(yàn)證猜想一與猜想二，關(guān)鍵是否含有Fe．
【實(shí)驗(yàn)探究】根據(jù)鐵與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)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(méi)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(shí)驗(yàn)結(jié)論】根據(jù)“高溫下，鐵與水蒸氣能反應(yīng)生成一種常見(jiàn)鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，所以鐵和水蒸氣反應(yīng)會(huì)生成四氧化三鐵和氫氣，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FeO、Fe₂O₃，理由是：FeO不能被磁鐵吸引，F(xiàn)e₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．
故答案為：
（1）提供水蒸氣；
（2）球；氫氣；
（3）【猜想與假設(shè)】猜想二：Fe₃O₄；
【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)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(méi)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(shí)驗(yàn)結(jié)論】3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
【反思與交流】FeO不能被磁鐵吸引，F(xiàn)e₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．

點(diǎn)評(píng) 本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，題目難度較大，注意利用題目中的信息進(jìn)行書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式．