Question

8．同學們知道鐵的化學性質比較活潑，能與氧氣、酸、CuSO₄溶液等多種物質發生化學反應．化學興趣小組在課外資料中發現，鐵和Fe₂O₃竟然也能發生化學反應．
【提出問題】
鐵和Fe₂O₃反應的產物是什么？
【查閱資料】
①FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄中，Fe₂O₃是紅棕色，其余是黑色；FeO在空氣中會很快被氧化成Fe₂O₃；Fe₃O₄有磁性．②二氧化碳可用作該反應的保護氣．③鐵的氧化物都能與酸溶液反應．
【猜想與假設】
根據質量守恒定律，請你猜想鐵和Fe₂O₃反應的產物：
①有FeO；②只有Fe₃O₄；③FeO和Fe₃O₄．
【進行實驗】
（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里的氣密性）．
（2）輕推注射器活塞通入二氧化碳，估計玻璃管里空氣排完，停止通入二氧化碳．
（3）點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）當長柄V形玻璃管冷卻至室溫時，檢驗黑色粉末成分．檢驗過程如下（請填寫表格中的空白）：

	實驗操作及現象	檢驗結果
a	黑色粉末暴露在空氣中不變色，用磁鐵靠近，黑色粉末未能完全被吸引	黑色粉末中一定沒有 FeO
b	取少量的黑色粉末裝入試管，滴加足量的CuSO4溶液，出現紅色固體，充分反應后殘留少許黑色粉末	黑色粉末中一定含有鐵和 Fe3O4 ；猜想② 正確．

【探究結論】
鐵和Fe₂O₃能發生化合反應，有關的化學方程式是Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe₃O₄．
【反思評價】
（1）實驗結束，微熱V形管中的液體，發生反應的化學方程式是H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑．
（2）本實驗中的保護氣，既能用二氧化碳氣體，也能用氮氣．

Answer 1

分析 【猜想與假設】根據題干信息進行分析；
【進行實驗】該實驗應該在無氧環境中進行，根據實驗現象和分析結論；
【探究結論】根據題干信息以及化學方程式的書寫方法來分析；
【反思評價】（1）二氧化碳與水反應生成了碳酸，碳酸不穩定，加熱易分解；
（2）選擇化學性質穩定的氣體即可．

解答 解：【猜想與假設】根據質量守恒定律，鐵和Fe₂O₃反應的產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；
【進行實驗】（2）注射器中的二氧化碳是為了將玻璃管內的空氣完全排凈；故填：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，因為黑色粉末部分能被磁鐵吸引，則含有四氧化三鐵；
故答案為：

	實驗操作及現象	檢驗結果
a	黑色粉末暴露在空氣中不變色，用磁鐵靠近，黑色粉末未能完全被吸引	黑色粉末中一定沒有 FeO
b	取少量的黑色粉末裝入試管，滴加足量的 CuSO4溶液，出現紅色固體，充分反應后殘留少許黑色粉末	黑色粉末中一定含有鐵和 Fe3O4；猜想 ②正確．

【探究結論】根據信息可知，鐵與三氧化二鐵在高溫的條件下反應生成四氧化三鐵；故填：Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe₃O₄；
【反思與評價】（1）二氧化碳與水反應生成了碳酸，滴加紫色的石蕊試液變紅，碳酸在加熱的條件下分解為二氧化碳和水；故填：紅；H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑；
（2）氮氣和稀有氣體的化學性質都很穩定，可以代替二氧化碳氣體；故填：氮氣（或氦氣或稀有氣體）．

點評 化學實驗現象是化學實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結論的依據，掌握物質的性質和相互之間的反應關系，有助于提高觀察實驗、進行實驗的能力．所以，對化學實驗不僅要認真觀察，還應掌握設計實驗、觀察實驗現象的方法．