Question

【題目】某興趣小組在老師的指導(dǎo)下，對(duì)鐵與水蒸氣的反應(yīng)中所得產(chǎn)物展開(kāi)探究：

（實(shí)驗(yàn)初探）①組裝如圖所示裝置并檢查氣密性；②裝入藥品并固定；③加熱一段時(shí)間后，B中固體顏色無(wú)明顯變化，但吹泡器連續(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。證明該氣體為______。

（查閱資料）常見(jiàn)的鐵的氧化物有三種（FeO、Fe2O3、Fe3O4）

①三種氧化物中FeO、Fe3O4均為黑色；

①三種氧化物都不溶于水，其中鐵粉、Fe3O4能被磁鐵吸引

②三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)。

（產(chǎn)物分析）實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)對(duì)反應(yīng)后玻璃管內(nèi)的剩余固體進(jìn)行探究。

①甲同學(xué)發(fā)現(xiàn)固體仍為黑色，由此判斷：固體中肯定不存在Fe2O3，理由是______。

②乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)固體能全部被磁鐵吸引，且黑色固體中一定沒(méi)有______。

（作出猜想）猜想I：全是Fe；猜想Ⅱ：全是Fe3O4；猜想Ⅲ：______；

（定性探究）小組同學(xué)準(zhǔn)確稱取20g固體于試管中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加入過(guò)量______溶液，出現(xiàn)紅色固體，且有黑色固體殘留。出現(xiàn)紅色固體的化學(xué)方程式是______，猜想______成立，故鐵與水蒸氣發(fā)生置換反應(yīng)的方程式是______。

（定量測(cè)定）小組同學(xué)繼續(xù)將上述定性探究實(shí)驗(yàn)后試管內(nèi)的剩余物過(guò)濾、洗滌、干燥，稱得固體質(zhì)量為20.4g，則鐵與水蒸氣反應(yīng)后玻璃管內(nèi)固體中：剩余鐵單質(zhì)的質(zhì)量為______g（請(qǐng)寫(xiě)出此問(wèn)解題過(guò)程），F(xiàn)e3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______。

（實(shí)驗(yàn)反思）若定量測(cè)定中進(jìn)行“干燥”操作時(shí)，將所得固體于空氣中加熱烘干，則會(huì)導(dǎo)致所得Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)______（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】氫氣 氧化鐵是紅色固體 氧化亞鐵 Fe、Fe3O4 硫酸銅 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu Ⅲ 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 2.8 86% 偏小

【解析】

[實(shí)驗(yàn)初探]氣泡向上飛起，說(shuō)明氣體密度比空氣小，用燃著的木條靠近氣泡，能產(chǎn)生爆鳴，說(shuō)明氣體具有可燃性，證明該氣體為氫氣；

[產(chǎn)物分析]①固體中肯定不存在Fe2O3，理由是氧化鐵是紅色固體；

②乙同學(xué)發(fā)現(xiàn)固體能全部被磁鐵吸引，且黑色固體中一定沒(méi)有氧化亞鐵，這是因?yàn)檠趸瘉嗚F不能被磁鐵吸引；

[作出猜想]猜想I：全是Fe；猜想Ⅱ：全是Fe3O4；猜想Ⅲ：Fe、Fe3O4；

[定性探究]小組同學(xué)準(zhǔn)確稱取20g固體于試管中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，加入過(guò)量硫酸銅溶液，出現(xiàn)紅色固體，是因?yàn)殍F和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，且有黑色固體殘留，說(shuō)明固體中含有四氧化三鐵，出現(xiàn)紅色固體的化學(xué)方程式是：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；

猜想Ⅲ成立，故鐵與水蒸氣發(fā)生置換反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；

[定量測(cè)定]設(shè)鐵質(zhì)量為x，

x=2.8g，

Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：×100%=86%，

[實(shí)驗(yàn)反思]若定量測(cè)定中進(jìn)行“干燥”操作時(shí)，將所得固體于空氣中加熱烘干時(shí)，銅能和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，導(dǎo)致計(jì)算的鐵的質(zhì)量偏大，從而導(dǎo)致所得Fe3O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小。