Question

20．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(chǎn)物．
（1）試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣．
（2）探究生成的氣體是什么？
反應中有肥皂泡飄到空中時，用燃著的木條靠近肥皂泡，有聽到爆鳴聲．說明生成的氣體是氫氣．
（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(tài)	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Fe₃O₄．
實驗探究】根據(jù)猜想與假設，設計實驗方案加以檢驗．

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
取適量黑色固體，加入足量的稀鹽酸	有氣泡產(chǎn)生

【實驗結(jié)論】剩余固體是Fe與Fe₃O₄．
【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．

Answer 1

分析 實驗探究鐵粉與水蒸氣反應，當然需要H₂O作為反應物；有爆鳴聲、密度小，說明是H₂；能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe₃O₄，則猜想一Fe與Fe₃O₄；又不可能只有Fe沒有其他反應產(chǎn)物，猜想二是Fe₃O₄；驗證猜想一與猜想二，關(guān)鍵是否含有Fe．根據(jù)“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”和猜想；熟記常用物質(zhì)的性質(zhì)：如Fe₂O₃紅棕色粉末．

解答 解：（1）根據(jù)圖和“高溫下，鐵與水蒸氣能反應”，可知試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣．
（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．說明生成的氣體具有可燃性、密度小于空氣，再根據(jù)反應物為“鐵與水蒸氣”，則是氫氣．
【猜想與假設】能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe₃O₄，則猜想一Fe與Fe₃O₄；又不可能只有Fe沒有其他反應產(chǎn)物，猜想二是Fe₃O₄；驗證猜想一與猜想二，關(guān)鍵是否含有Fe．
【實驗探究】根據(jù)鐵與稀鹽酸反應產(chǎn)生氣體，進行設計實驗：

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	有氣泡產(chǎn)生

【實驗結(jié)論】剩余固體是Fe與Fe₃O₄．．
【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是 Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．
故答案為：
（1）提供水蒸氣；（2）氫氣；（3）【猜想與假設】Fe₃O₄；
【實驗探究】

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
稀鹽酸

【反思與交流】Fe₂O₃紅棕色粉末且不能被磁鐵吸引．

點評 本題考查鐵及其化合物的性質(zhì)實驗，題目難度較大，注意利用題目中的信息進行解答．