Question

【题目】在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体，某学习小组的同学对此反应很感兴趣，在小组集体协作下设计了如图实验，以探究铁粉与水蒸气反应后的产物，也邀请你一起来完成下列探究：
【猜想与假设】猜想一：生成的气体可能是氢气；猜想二：生成的气体可能是氧气．
【实验探究】将生成的气体通入C装置．球形管里装有碱石灰干燥剂．导管口蘸些肥皂水（或洗涤剂溶液），控制气体流速，吹出肥皂泡．当肥皂泡吹到一定大时，轻轻摆动导管，肥皂泡脱离管口后，气泡上升．用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声．
（1）【推断】生成的气体是 ．
（2）探究试管中剩余固体成分是什么？ 【查阅资料】
Ⅰ．铁的氧化物①只有是Fe2O3红棕色，其余FeO、Fe3O4均为黑色；
②只有Fe3O4能被磁铁吸引．
Ⅱ．铁的氧化物都能与盐酸反应，但没有气体生成．
【初步验证】试管中剩余固体为黑色，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
取少量黑色固体于试管中，加入足量	无气泡产生，黑色固体是

（4）【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为： ．
（5）【拓展延伸】Ⅰ．铁、镁混合物5.6g与足量稀硫酸反应，生成的氢气质量不可能是（ ）
A.0.2g
B.0.3g
C.0.4g
D.0.5g
（6）Ⅱ．某同学为探究铁合金中铁的质量分数，先后进行了四次实验（铁合金中除铁外，其余成分不与稀硫酸反应），实验数据如表．根据该同学的实验，试回答以下问题：

	第一次	第二次	第三次	第四次
所取合金的质量∕g	10	10	20	30
所加稀硫酸的质量∕g	100	120	80	X
生成氢气的质量∕g	0.2	0.2	0.2	Y

表中第四次实验中，合金里的铁恰好与稀硫酸完全反应，则其中X=Y= ．
（7）该铜铁合金中铁的质量分数是多少？（写出计算过程）

Answer 1

【答案】
（1）氢气
（2）Fe与Fe3O4
（3）稀盐酸；Fe3O4
（4）3Fe+4H2O Fe3O4+4H2
（5）AD
（6）240；0.6
（7）解：设铁合金中铁的质量分数为x．

Fe+H2SO4=FeSO4+	H2↑
56	2
30g×x	0.6g

x=56%

答：铁合金中铁的质量分数为56%。

【解析】解：【推断】用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中．说明生成的气体具有可燃性、密度小于空气，再根据反应物为“铁与水蒸气”，所以是氢气；【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． 【实验探究】根据铁与稀盐酸反应产生气体，进行设计实验：

实验操作	实验现象及结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸	无气泡产生，黑色固体是Fe3O4 ．

【实验结论】根据“高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见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；
【拓展延伸】Ⅰ．假设5.6g全部是铁，则生成氢气的质量=5.6g× =0.2g；假设5.6g全部是镁，则生成氢气的质量=5.6g× =0.47g；所以铁粉、铝粉的混合物5.6g与足量的稀硫酸完全反应，则反应中生成氢气的质量范围是0.2g＜氢气＜0.47g；故选：AD．Ⅱ．一、二次实验相比说明10g合金与足量硫酸反应最多生成0.2g氢气；一、三次实验相比说明80g稀硫酸与足量合金反应最多生成0.2g氢气．即10g合金与80g稀硫酸恰好完全反应生成0.2g氢气．
，解得X=240g；
，解得Y=0.6g．（7）设铁合金中铁的质量分数为x．

Fe+H2SO4=FeSO4+	H2↑
56	2
30g×x	0.6g

x=56%
答：①X 240g，Y 0.6；
②铁合金中铁的质量分数为56%．
所以答案是：
【推断】氢气；
【猜想与假设】猜想二：Fe与Fe3O4；
【实验探究】

实验操作	实验现象及结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸	无气泡产生，黑色固体是Fe3O4 ．

【实验结论】3Fe+4H2O Fe3O4+4H2；
【拓展延伸】Ⅰ．AD．Ⅱ．①X 240，Y 0.6；②铁合金中铁的质量分数为56%．
【考点精析】关于本题考查的书写化学方程式、文字表达式、电离方程式和根据化学反应方程式的计算，需要了解注意：a、配平 b、条件 c、箭号；各物质间质量比=系数×相对分子质量之比才能得出正确答案．