Question

【題目】同學們知道鐵的化學性質比較活潑，能與氧氣、酸、CuSO4溶液等多種物質發生化學反應。化學興趣小組在課外資料中發現，鐵和Fe2O3竟然也能發生化學反應。

（提出問題）鐵和Fe2O3反應的產物是什么？

（查閱資料）①在FeO、Fe2O3、Fe3O4中，Fe2O3是紅棕色，其余都是黑色；FeO在空氣中會很快被氧化成Fe2O3；只有Fe3O4有磁性。②二氧化碳可用作該反應的保護氣。③鐵的氧化物都能與酸溶液反應。

（猜想與假設）根據質量守恒定律，請你猜想鐵和Fe2O3反應的產物：

①只有FeO；②只有Fe3O4；③_____。

（進行實驗）（1）按下圖裝好藥品（鐵粉過量），連好儀器（裝入藥品前已檢查裝置的氣密性）。

（2）輕推注射器活塞通入二氧化碳，估計玻璃管里空氣_____，停止通入二氧化碳。

（3）點燃酒精噴燈加熱藥品，等到固體粉末全部變黑，再熄滅酒精噴燈。

（4）當長柄V形玻璃管冷卻至室溫時，檢驗黑色粉末成分。檢驗過程如下：

	檢驗操作及現象	檢驗結果
a	黑色粉末暴露在空氣中不變色	黑色粉末中一定沒有_____
b	用磁鐵靠近，黑色粉末能完全被吸引。	黑色粉末中一定含有鐵和_____
c	取少量的黑色粉末裝入試管，滴加足量的_____溶液，出現紅色固體，充分反應后仍殘留少許黑色粉末。	確認猜想_____正確

（探究結論）鐵和Fe2O3能發生化合反應，有關的化學方程式是_____。

（反思評價）（1）實驗結束，向V形管中的液體里滴入石蕊試液，變為_____色。接下來，再微熱V形管中的液體，發生反應的化學方程式是_____。

（2）本實驗中的保護氣，既能用二氧化碳氣體，也能用_____。

Answer 1

【答案】FeO和Fe3O4 排完 FeO CuSO4 Fe3O4 ② Fe＋4Fe2O33Fe3O4 紅 H2CO3 H2O＋CO2↑ 氮氣（或氦氣或稀有氣體）

【解析】

{猜想與假設}鐵與氧化鐵反應生成鐵的氧化物，鐵的氧化物除氧化鐵外，還有氧化亞鐵和四氧化三鐵，故猜想③FeO和Fe3O4。

{進行實驗}（2）為避免空氣中的氧氣與鐵反應對實驗產生干擾，實驗開始先向玻璃管中通過注射器活塞通入二氧化碳排除空氣，估計玻璃管里空氣排盡，停止通入二氧化碳，故填排盡。

（4）a FeO是黑色粉末，FeO在空氣中會很快被氧化成Fe2O3，實驗后黑色粉末暴露在空氣中不變色，說明生成的黑色粉末中一定沒有FeO，故填FeO；

b 在FeO、Fe2O3、Fe3O4中，只有Fe3O4有磁性，用磁鐵靠近，黑色粉末能完全被吸引，說明生成的黑色粉末中一定含有Fe和Fe3O4，故填Fe3O4；

c 鐵的化學性質比較活潑，能與CuSO4溶液反應生成紅色固體銅，實驗中生成紅色固體，則滴加的足量溶液為硫酸銅溶液，故填CuSO4；

通過以上實驗可以說明，鐵與氧化鐵反應后生成的新物質為四氧化三鐵，進而說明猜想②正確，故填②。

{探究結論}由上述實驗可知，鐵與氧化鐵在高溫的條件下反應生成四氧化三鐵，故反應的化學方程式寫為：Fe＋4Fe2O33Fe3O4。

{反思評價}（1）實驗開始時通入的二氧化碳能與蒸餾水反應生成碳酸，碳酸溶液顯酸性，能夠使石蕊試液變紅，故填紅；

微熱V形管中的液體，液體中的碳酸受熱分解生成水和二氧化碳，故反應的化學方程式寫為：H2CO3H2O＋CO2↑。

（2）本實驗中的保護氣，既能用二氧化碳氣體，也可以用其他的一些化學性質比較穩定的氣體，如氮氣、氦氣或稀有氣體，故填氮氣（或氦氣或稀有氣體）。