Question

【題目】在高溫下，鐵與水蒸氣能發生反應生成一種常見的鐵的氧化物和一種氣體。某興趣小組進行如下探究。

（1）探究氣體的成分。

【查閱資料】堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物；硫酸銅是白色，易吸水。

【推斷與探究】小明根據化學知識推斷生成的氣體時氫氣，為了使同學們信服，他按ABCEDE的

順序連接好實驗儀器進行試驗驗證，他在裝置D、裝置D右邊的裝置E中觀察到的現象分別是_________________、_________________。在裝置C、D之間的裝置E的作用是______________________。

裝置A中的碎瓷片的作用是______________________。

（2）探究B裝置中剩余固體成分。

【查閱資料】

①四氧化三鐵能與鹽酸反應生成氯化亞鐵、氯化鐵和水。

②氯化鐵能與鐵反應生成氯化亞鐵。

③氧化亞鐵和氧化鐵不能被磁鐵吸引，鐵和四氧化三鐵能被磁鐵吸引。

【初步探究】裝置中剩余固體全部是黑色的，并且都能被磁鐵吸引。

【猜想與假設】

猜想1：固體成分是四氧化三鐵；

猜想2：______________________

【探究與結論】小華取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，她認為若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想1正確；若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想2正確。

鐵與水蒸氣反應的化學方程式為_________________________。

【反思與拓展】①小張根據查閱資料所得的信息分析得出：“小華取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，她認為若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，就認為剩余固體是四氧化三鐵”的結論是錯誤的。他的理由是________________。

②若將若將B裝置中剩余的黑色固體20.3g，經過一系列轉化，全部變為氧化鐵（設轉化過程中鐵元素無損耗），增加的質量為x，則x的取值范圍為___________________。

Answer 1

【答案】 D中黑色固體逐漸變為紫紅色 E中白色固體逐漸變為藍色 驗證水蒸氣是否被除盡 防止爆沸 固體成分是鐵和四氧化三鐵的混合物 四氧化三鐵能與鹽酸反應生成氯化鐵，如果鐵粉量較少，氯化鐵會把鐵粉反應掉，生成氯化亞鐵，沒有氣泡生成 0.7g≤x＜8.7g

【解析】根據所學知識和題中信息知，在高溫下，鐵與水蒸氣能發生反應生成一種常見的鐵的氧化物和一種氣體。（1）探究氣體的成分。【查閱資料】堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物；硫酸銅是白色，易吸水。【推斷與探究】按ABCEDE的順序連接好實驗儀器進行試驗驗證，在裝置D、裝置D右邊的裝置E中觀察到的現象分別是. D中黑色固體逐漸變為紫紅色。 E中白色固體逐漸變為藍色。 在裝置C、D之間的裝置E的作用是驗證水蒸氣是否被除盡。裝置A中的碎瓷片的作用是防止爆沸 。（2）探究B裝置中剩余固體成分。【查閱資料】①四氧化三鐵能與鹽酸反應生成氯化亞鐵、氯化鐵和水。

②氯化鐵能與鐵反應生成氯化亞鐵。③氧化亞鐵和氧化鐵不能被磁鐵吸引，鐵和四氧化三鐵能被磁鐵吸引。【初步探究】裝置中剩余固體全部是黑色的，并且都能被磁鐵吸引。【猜想與假設】猜想1：固體成分是四氧化三鐵；猜想2：固體成分是鐵和四氧化三鐵的混合物。【探究與結論】小華取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，她認為若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想1正確；若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想2正確。

鐵與水蒸氣反應的化學方程式為3Fe＋4H2O Fe3O4＋4H2↑。【反思與拓展】①小張根據查閱資料所得的信息分析得出：“小華取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，她認為若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，就認為剩余固體是四氧化三鐵”的結論是錯誤的。他的理由是四氧化三鐵能與鹽酸反應生成氯化鐵，如果鐵粉量較少，氯化鐵會把鐵粉反應掉，生成氯化亞鐵，沒有氣泡生成。②若將若將B裝置中剩余的黑色固體20.3g，經過一系列轉化，全部變為氧化鐵（設轉化過程中鐵元素無損耗），增加的質量為x，則x的取值范圍為∶0.7g≤x＜8.7g。

點睛∶本題主要考查探究物質的成分。