Question

【題目】化學是一門以實驗為基礎的科學。請結合圖示回答以下問題：

常溫下沒有氧氣存在時，鐵與水幾乎不反應，但高溫下，鐵與水蒸氣能反應生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體。小明很好奇，設計如下實驗探究鐵粉與水蒸氣反應后的產物。

（1）試管尾部放一團濕棉花的目的是_________。

（2）用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲，稍后有肥皂泡飄到空中。說明生成的氣體是____。

（3）探究試管中剩余固體成分是什么?

（查閱資料）

常見鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
顏色、狀態	黑色粉末	紅棕色粉末	黑色晶體
能否被磁鐵吸引	否	否	能

（初步驗證）試管中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引。

（猜想與假設）猜想一：剩余固體是Fe與Fe3O4；猜想二：剩余固體是________。

（實驗探究）

實驗操作	實驗現象	實驗結論
取少量樣品于試管中，加入足量稀鹽酸，觀察現象	___________	猜想二正確

（實驗結論）鐵和水蒸氣反應的化學方程式為__________。

（反思與交流）該黑色固體不可能是Fe2O3，理由是__________。

Answer 1

【答案】提供水蒸氣 氫氣 Fe3O4 無氣泡產生 3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑ 氧化鐵不能被磁鐵吸引（或氧化鐵為紅棕色粉末）

【解析】

（1）試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣。

（2）反應中有肥皂泡飄到空中，說明氣體密度比空氣小，用燃著的木條靠近肥皂泡，有聽到爆鳴聲，說明氣體具有可燃性，說明生成的氣體是氫氣。

（3）猜想與假設：

因為試管中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引。根據資料FeO、Fe3O4為黑色。所以猜想一：鐵有部分剩余，剩余固體是Fe與Fe3O4；猜想二：鐵全部反應完全，剩余固體是Fe3O4。

實驗探究：

實驗操作：取少量剩余固體于試管中，加入足量稀鹽酸；

實驗現象及結論：鐵和稀鹽酸反應生成氯化亞鐵和氫氣，四氧化三鐵和稀鹽酸反應生成氯化鐵和氯化亞鐵和水；如果固體全部溶解，產生氣泡，說明剩余固體是鐵和四氧化三鐵，猜想一成立；如果剩余固體全部溶解，不產生氣泡，說明剩余固體是四氧化三鐵，猜想二成立。

實驗結論：

鐵和水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣，化學方程式為3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑。

反思與交流：

該黑色固體不能是Fe2O3，理由是Fe2O3是紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引。