5．
小明記得在學習金屬活動性順序的應用時，老師曾說過一般不會用K、Ca、Na等活潑金屬和鹽溶液進行置換反應，因為這些金屬能直接和水發生反應生成對應的堿和氫氣．小明查閱資料如下：
【資料卡片】：
（1）Na和冷水劇烈反應，2Na+2H
2O═2NaOH+H
2↑；
（2）鎂和冷水反應緩慢，和沸水反應劇烈，Mg+2H
2O═Mg（OH）
2+H
2↑；
（3）Al和沸水反應非常緩慢，2Al+6H
2O═2Al（OH）
3+3H
2↑；
Ⅰ、從上述資料中，你能得出金屬和水反應的條件和產物有何不同和相似之處？
（1）相同點：都生成堿和氫氣；
（2）不同點：反應的劇烈程度不同．
Ⅱ、小明對此非常好奇，在老師的幫助下，查閱了相關資料并做了鐵粉在高溫條件下和水蒸氣的反應，裝置如下圖所示：
【資料卡片】：
A、鐵的氧化物的熱穩定性順序是FeO（黑色）＞Fe
3O
4＞Fe
2O
3，且Fe
3O
4有磁性；
B、Fe
2O
3分解溫度在1400℃以上，Fe
3O
4分解溫度在1538℃以上；
C、Fe（OH）
2是一種白色固體，在空氣很快變成灰綠色，最終變為紅褐色．
實驗進行2分鐘后，用燃著的木條點燃肥皂泡，可以觀察到一團火焰．同時發現玻璃管內灰黑色物質先紅熱，最終變成黑色晶體，整個實驗持續10分鐘左右．
（1）你認為該反應為什么要在高溫下才能進行？保證了四氧化三鐵、氧化鐵的分解；
（2）火焰的產生，說明該反應生成了氫氣，在點燃該氣體前，一定要檢驗純度；
（3）實驗結束后，所進行的實驗操作應該是先撤導管，后熄滅酒精燈．這樣做的目的是防止水槽中水倒流，炸裂試管．
Ⅲ、通過Ⅱ中的實驗現象，大家對反應后玻璃管中殘留的黑色物質的成分猜想如下：
1：Fe（OH）
3；2：Fe（OH）
2；3：FeO；4：Fe
2O
3；5：Fe
3O
4；6：Fe．（可多填）
甲同學認為：猜想1、2、4明顯錯誤，理由是氫氧化鐵、氫氧化亞鐵、氧化鐵熱穩定性差；
對于其他猜想，同學們又做了如下實驗：
| 實驗方案 | 實驗現象 |
| 甲 | 將磁鐵靠近黑色粉末 | 黑色粉末可被磁鐵全部吸引 |
| 乙 | 取少量黑色粉末加入稀鹽酸中 | 有氣泡 |
甲同學根據實驗現象，認為此黑色物質是Fe
3O
4，但對于他的結論，乙同學認為不妥，他的理由是鐵也能被磁鐵吸引；
根據甲、乙兩同學的實驗，還可以排除猜想3、5，理由是氧化亞鐵、四氧化三鐵不會與稀鹽酸反應生成氣體；
為進一步確認此黑色物質，同學們再次進行了實驗：
| 實驗方案 | 實驗現象 | 結論或化學方程式 |
| 1、取實驗后的黑色粉末，加入足量的A溶液，攪拌使反應充分． | 黑色物質表面有紅色物質，溶液顏色出現較淺的綠色，燒杯底部仍有較多黑色物質 | Fe+CuSO4=FeSO4+Cu |
| 2、過濾、洗滌、干燥，再用磁鐵吸引 | 黑色物質可被磁鐵全部吸引，留下紅色固體 | 被磁鐵吸引的物質是鐵 |
結合資料綜合分析，回答下列問題：
（1）玻璃管中殘留的黑色物質應為碳，鐵粉和水蒸氣在高溫下反應的化學方程式為：3Fe+4H
2O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe
3O
4+4H
2，屬于置換反應；
（2）實驗1中的A溶液為硫酸銅溶液，加A溶液的目的是驗證黑色物質中含有鐵．
Ⅳ、丙同學用定量的方法確定實驗后玻璃管中黑色物質的組成．方案如下：
將5.6gFe粉和足量的H
2O（氣）充分反應后，得到7.2g黑色固體，再將此黑色固體加入150g足量稀鹽酸中繼續反應，充分反應后，稱得燒杯內溶液質量為157.15g．請根據上述數據計算出7.2g黑色物質的組成，確證上述探究結論．（寫出計算過程）
Ⅴ、反思評價：
（1）該氧化物又可以經過此反應的逆反應生成顆粒很細的鐵粉．這種鐵粉具有很高的反應活性，在空氣中受撞擊或加熱時會燃燒，所以俗稱“引火鐵”．寫出此反應的化學方程式：
Fe
3O
4+4H
2$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe+4H
2O；
（2）磚窯用粘土燒制青磚（顏色發黑的磚）時，窯內溫度可達1150℃，Fe
2O
3和H
2反應生成FeO，寫出該反應的化學方程式Fe
2O
3+H
2$\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$2FeO+H
2O．
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