Question

1．在高温条件下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体．小莉很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物．
（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是提供水蒸气．
（2）探究生成的气体是什么？
用燃着的木条靠近飘到空中的肥皂泡，有爆鸣声．说明生成的气体是       ．
（3）探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】（1）常见铁的氧化物的物理性质如下表：

常见铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	否	否	能

（2）稀盐酸（或稀硫酸）与铁反应产生气体，与铁的氧化物反应没有气体产生．
【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Fe和Fe₃O₄．
【实验探究】根据猜想与假设，设计实验方案加以检验．

实验操作	实验现象	实验结论
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	剩余固体是Fe3O4

【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃红棕色粉末且不能被磁铁吸引．

Answer 1

分析 实验探究铁粉与水蒸气反应，当然需要H₂O作为反应物；有爆鸣声、密度小，说明是H₂；能被磁铁吸引的只有Fe与Fe₃O₄，则猜想一Fe与Fe₃O₄；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是Fe₃O₄；验证猜想一与猜想二，关键是否含有Fe．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，书写化学方程式；熟记常用物质的性质：如Fe₂O₃红棕色粉末．

解答 解：（1）根据图和“高温下，铁与水蒸气能反应”，可知试管尾部放一团湿棉花的目的是提供水蒸气；
（2）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”，则是 H₂；
【猜想与假设】能被磁铁吸引的只有Fe与Fe₃O₄，则猜想一Fe与Fe₃O₄；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是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	实验结论
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	剩余固体是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，则铁和水蒸气反应的化学方程式为 3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe₂O₃，理由是：Fe₂O₃红棕色粉末且不能被磁铁吸引．
故答案为：（1）提供水蒸气；
（2）H₂；
【猜想与假设】猜想二：剩余固体是Fe和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（或稀硫酸）．	若固体全部溶解，没有气泡冒出

【实验结论】3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑；
【反思与交流】Fe₂O₃红棕色粉末且不能被磁铁吸引．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．