Question

【題目】重慶一中化學興趣小組設計了如下實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應。

[查閱資料]

（1）鐵粉與常溫下、高溫下的液態水都不會反應，但高溫下會與水蒸氣反應生成一種氣體和一種鐵的氧化物。

（2）鐵粉及鐵的氧化物的相關性質

鐵及鐵的氧化物	Fe2O3	FeO	Fe3O4	Fe粉
顏色、狀態	紅色粉末	黑色粉末	黑色粉末	黑色粉末
能否被磁鐵吸引	不能	不能	能	能

（3）鐵粉、鐵的氧化物都能與稀鹽酸反應，但只有鐵粉反應后會生成一種氣體。

[步驟一]確定實驗方案

（1）下列四個方案中，不能達到實驗目的的是_______________________(填序號)。

（2）小組同學最終確定如圖所示裝置進行實驗。如圖連接好裝置，進行實驗前首先應進行的操作是______________________；

[步驟二]探究反應生成的氣體

（3）點燃酒精燈，將產生的氣體通入肥皂液，觀察到有肥皂泡往上飄到空中，用燃著的木條靠近肥皂泡，發現里面的氣體能燃燒。寫出肥皂泡中氣體燃燒的化學反應式______________________；

[步驟三]探究反應后剩余的固體

猜想①：Fe與Fe3O4 ；猜想②：Fe3O4；猜想③：Fe 和Fe2O3；猜想④：FeO和Fe3O4。

（4）反應一段時間后，收集到的固體均為黑色，用磁鐵靠近，黑色固體能全部被磁鐵吸引。從而排除猜想________________________(填序號)。

（5）進行實驗探究

實驗操作	實驗現象	實驗結論
取少量黑色固體放入小試管中，加入稀鹽酸，振蕩	有氣體生成	猜想_____成立

（6）由此可得出，鐵粉與水蒸氣的化學反應式為_______________________。

Answer 1

【答案】A、B、C、D 檢查裝置的氣密性 ③④ ①

【解析】

步驟一：確定實驗方案

（1）四個方案中，A、裝置中水加入后，鐵粉和液態水在一起，根據資料，不能反應，不能達到實驗目的；B、裝置中紅熱的鐵絲與水蒸氣能反應生成氫氣和四氧化三鐵，但紅熱的鐵絲不能得到持續的高溫加熱，只能在開始很短時間內反應，且用酒精燈加熱試管中的液體，試管應該跟桌面成45°，該裝置試管豎直放置，受熱面積較小，不正確，不能達到實驗目的；C、裝置中燒瓶中的水蒸發為水蒸氣，進入右側玻璃管中，但需在高溫條件下鐵粉和水蒸氣才能反應，一般的酒精燈加熱，不能達到反應條件，因此不能達到實驗目的,如果用酒精噴燈或者加金屬網罩，集中火焰提高溫度則可以；D、裝置中右側酒精燈加熱液態水成為水蒸氣，水蒸氣通過特殊材料后和鐵粉接觸，但左側是酒精燈加熱，不能達到高溫條件，水蒸氣和鐵粉不能反應，不能達到實驗目的。如果用酒精噴燈或者加金屬網罩，集中火焰提高溫度則可以。因此四個方案中，不能達到實驗目的的是：A、B、C、D。

（2）因為要證明反應中有氫氣生成，所以如圖連接好裝置，進行實驗前首先應進行的操作是：檢查裝置的氣密性；

步驟二：探究反應生成的氣體

（3）點燃酒精燈，將產生的氣體通入肥皂液，觀察到有肥皂泡往上飄到空中，說明氣體密度比空氣小，用燃著的木條靠近肥皂泡，發現里面的氣體能燃燒，說明氣體具有可燃性。據此可以判斷生成的氣體是氫氣。肥皂泡中氣體燃燒的化學方程式是： 。

步驟三：探究反應后剩余的固體

（4）反應一段時間后，收集到的固體均為黑色，用磁鐵靠近，黑色固體能全部被磁鐵吸引，根據提供的資料，Fe2O3和 FeO不能被磁鐵吸引，且Fe2O3呈紅色，說明固體中含有的是：四氧化三鐵或鐵粉和四氧化三鐵的混合物，且不含Fe2O3和 FeO。從而排除猜想：③④。

（5）進行實驗探究

根據實驗現象，反應中有氣體生成，說明固體中含有鐵，因此猜想①成立。

（6）由此可得出，鐵粉與水蒸氣反應生成氫氣和四氧化三鐵，化學方程式為： 。