Question

19．高溫下，鐵與水蒸氣能反應生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體．小明很好奇，設計如下實驗探究鐵粉與水蒸氣反應后的產物．
（1）試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣．
（2）探究生成的氣體是什么？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．說明生成的氣體是H₂．寫出該反應的化學方程式2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O．
（3）探究試管中剩余固體成分是什么？
【查閱資料】

常見鐵的氧化物	FeO	Fe2O	FeO4
顏色、狀態	黑色粉末	紅棕色粉末	黑色晶體
能否被磁鐵吸引	否	否	能
與鹽酸反應	FeCl2+H2O	FeCl3+H2O	FeCl2+FeCl3+H2O

【初步驗證】
試管中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引．
【猜想與假設】
猜想一：剩余固體是Fe與Fe₃O₄；猜想二：剩余固體是Fe₃O₄．
【實驗探究】
實驗操作實驗現象及結論取少量剩余固體于試管中，向其中滴加足量稀鹽酸；固體全部溶解，沒有產生氣泡；猜想二正確
【實驗結論】鐵和水蒸氣反應的化學方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4H₂+Fe₃O₄．

Answer 1

分析 實驗探究鐵粉與水蒸氣反應，當然需要H₂O作為反應物；有爆鳴聲、密度小，說明該氣體是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沒有其他反應產物，所以猜想二是Fe₃O₄；驗證猜想一與猜想二，關鍵是否含有Fe．根據“高溫下，鐵與水蒸氣能反應生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，書寫化學方程式．

解答 解：（1）根據圖和“高溫下，鐵與水蒸氣能反應”，可知試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣；
（2）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．說明生成的氣體具有可燃性、密度小于空氣，再根據反應物為“鐵與水蒸氣”，則是H₂；氫氣燃燒生成水，該反應的化學方程式為2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O；
【猜想與假設】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沒有其他反應產物，猜想二是Fe₃O₄；驗證猜想一與猜想二，關鍵是否含有Fe．
【實驗探究】根據鐵與稀鹽酸反應產生氣體，進行設計實驗：取少量剩余固體于試管中，向其中滴加足量稀鹽酸；固體全部溶解，沒有產生氣泡；

實驗操作	實驗現象	結論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	固體全部溶解，沒有氣泡冒出	猜想二正確

【實驗結論】鐵和水蒸氣在高溫的條件下反應生成四氧化三鐵和氫氣，化學方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑；
故答案為：（1）提供水蒸氣；
（2）H₂；2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2H₂O；
【猜想與假設】猜想：Fe與Fe₃O₄；Fe₃O₄；
【實驗探究】取少量剩余固體于試管中，向其中滴加足量稀鹽酸；固體全部溶解，沒有產生氣泡；猜想二正確；
【實驗結論】3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4H₂+Fe₃O₄．

點評 本題考查鐵及其化合物的性質實驗，題目難度較大，注意利用題目中的信息進行書寫化學方程式．