Question

【题目】在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体．某兴趣小组请你参与研究：铁与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用．

（1）【推断】①观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体是
②探究B装置中剩余固体成分是什么？
（2）【查阅资料】1．碎瓦片能防爆沸，碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物2．铁的氧化物中，只有Fe2O3是红棕色，其余均为黑色，只有Fe3O4能被磁铁吸引．
【初步探究】B装置中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引
【猜想与假设】
猜想一：剩余固体是Fe3O4
猜想二：剩余固体是
（3）【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

（4）【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为
（5）【成分再利用】若将B装置中剩余的黑色固体ag，经过一系列转化，全部变为红棕色固体Fe2O3（假设转化过程中铁元素无损耗），增加的质量为x，则x的取值范围为 ．

Answer 1

【答案】
（1）氢气
（2）Fe与Fe3O4
（3）取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸；若固体全部溶解，没有气泡冒出，则猜想一正确．若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想二正确
（4）3Fe+4H2O Fe3O4+4H2
（5）0.03a≤x＜0.43a
【解析】解：（1）观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体具有还原性，再根据反应物为“铁与水蒸气”，所以该气体是氢气，故填：氢气；（2）【猜想与假设】能被磁铁吸引的只有Fe与Fe3O4 ， 则猜想一Fe3O4；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是Fe与Fe3O4；验证猜想一与猜想二，关键是否含有Fe，故填：Fe与Fe3O4 ．
【实验探究】根据铁与稀盐酸反应产生气体，进行设计实验：取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸，若固体全部溶解，没有气泡冒出，则猜想一正确．若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想二正确，故填：取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸；若固体全部溶解，没有气泡冒出，则猜想一正确．若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想二正确．
【实验结论】根据“在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体”和猜想，所以铁和水蒸气反应会生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为：3Fe+4H2O Fe3O4+4H2；故填：3Fe+4H2O Fe3O4+4H2 ．
3）假设黑色固体全是铁，则
3Fe﹣﹣﹣﹣﹣Fe2O3 质量增加
112 160 48
ag x
则x=0.43a
假设黑色固体全部是四氧化三铁，则
2Fe3O4﹣﹣﹣﹣﹣﹣3Fe2O3 质量增加
464 480 16
ag x
则x=0.03a，
根据猜想，所以x的取值范围为0.03a≤x＜0.43a
所以答案是：0.03a≤x＜0.43a
【考点精析】利用书写化学方程式、文字表达式、电离方程式对题目进行判断即可得到答案，需要熟知注意：a、配平 b、条件 c、箭号．