Question

【題目】鐵與水蒸氣在高溫條件下反應生成一種鐵的氧化物和一種氣體單質，實驗裝置如圖所示。

（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，稍后有肥皂泡飄到上方空中，說明生成的氣體是_____。

（3）探究試管中剩余固體成分。

（查閱資料）①幾種常見鐵的氧化物的顏色、狀態(tài)及能否被磁鐵吸引如下表所示。

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

②四氧化三鐵能與稀硫酸反應：Fe3O4+4H2SO4＝FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O

（初步實驗驗證）試管中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引，則剩余固體一定不含的鐵的氧化物是_____、_____ 。

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

（繼續(xù)進行實驗）

實驗操作	實驗現象	實驗結論
取少量黑色固體于試管中，滴加足量的稀硫酸。	_____	猜想二成立。

（實驗結論）鐵和水蒸氣反應的化學方程式為_____。

Answer 1

【答案】提供反應物水蒸氣 氫氣（H2） FeO Fe2O3 Fe和Fe3O4 黑色固體溶解，有無色氣體生成 3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2

【解析】

（1）該反應為鐵與水蒸氣在高溫條件下反應，試管尾部放一團濕棉花是為了提供反應物水蒸氣；

（2）用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲，說明該單質氣體可燃，稍后肥皂泡飄到空氣上方，說明該氣體密度比空氣小，根據元素守恒可知該氣體為H2；

初步驗證試驗：由查閱資料①可知， FeO 和Fe2O3不能被磁鐵吸引，故剩余固體中不含FeO 和Fe2O3。

猜想與假設：由題目可知，鐵與水蒸氣在高溫條件下反應產物一定含Fe3O4，可能鐵有剩余，所以剩余固體可能是Fe3O4和Fe。

繼續(xù)進行試驗：黑色鐵單質和稀硫酸反應生成氫氣和硫酸亞鐵，四氧化三鐵能與稀硫酸反應生成硫酸亞鐵、硫酸鐵和水，故實驗結論為猜想二成立，則現象為黑色固體溶解，有無色氣體生成；

實驗結論：鐵與水蒸氣在高溫下進行反應，化學方程式為：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2。