Question

【題目】某同學利用如圖所示實驗裝置進行鐵與水蒸氣反應的實驗，并對反應后硬質試管中固體物質的組成進行了探究。

請回答下列問題：

（1）硬質試管中濕棉花的作用是________________。

（2）鐵與水蒸氣的反應中，氧化劑是________（填化學式，下同），還原劑是________。

（3）該同學對反應后硬質試管中固體物質的組成提出了如下假設：

假設1：只有Fe；

假設2：只有________；

假設3：既有Fe也有Fe3O4。

（4）為了驗證反應后硬質試管中固體物質的組成，該同學進行了定量研究：反應前固體物質的質量為5.6 g，反應后固體物質的質量為6.6 g。從上述數據分析，反應后硬質試管中固體物質的組成為__________________。寫出該反應的化學方程式________________________

Answer 1

【答案】提供水蒸氣 H2O Fe Fe3O4 Fe和Fe3O4 3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2

【解析】

鐵與水蒸氣反應生成四氧化三鐵與氫氣。

（1）硬質試管中的濕棉花受熱時可產生水蒸氣，故硬質試管中濕棉花的作用是提供反應需要的水蒸氣。

（2）根據化學方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，Fe在反應中失去電子作還原劑，H2O在反應中得到電子作氧化劑。

（3）若Fe沒有反應，則固體物質為Fe；若Fe部分反應，則固體物質為Fe與Fe3O4的混合物；若Fe全部反應，則固體物質為Fe3O4。

（4）若5.6 g Fe完全反應，應得到mol Fe3O4，其質量約為7.7 g，而實驗測得反應后固體物質的質量為6.6 g，說明Fe部分反應，故反應后的硬質試管中固體物質為Fe和Fe3O4的混合物；該反應的化學方程式為：3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2。