Question

【題目】在高溫下，鐵與水蒸氣能發(fā)生反應生成一種常見的鐵的氧化物和一種氣體。某興趣小組用以下裝置進行研究：

【查閱資料】I . 碎瓷片能防爆沸，堿石灰能作干燥劑。II. 氫氣的化學性質與一氧化碳相似。

III. 鐵的氧化物中，只有Fe2O3是紅棕色，其余均為黑色，只有Fe3O4能被磁鐵吸引。

【推斷】(1)觀察到D中黑色固體變紅，則B中生成的氣體是____________。

(2)探究B裝置中剩余固體成分是什么？

【初步探究】B裝置中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引

【猜想與假設】

猜想一：剩余固體是Fe和Fe3O4 猜想二：剩余固體是___________。

【實驗探究】

實驗操作	實驗現象	結論
取樣，加入______(填試劑)	_________	猜想一正確

【實驗結論】鐵與水蒸氣反應的化學方程式為_______，該反應為_________(填基本反應類型)。

【含量測定】取B裝置中剩余黑色固體5g，與足量的CO反應后，所得固體質量為4.36 g，則原剩余黑色固體中Fe3O4的質量分數為___________。

Answer 1

【答案】 H2 Fe3O4 加稀鹽酸 有氣泡產生 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 置換反應 46.4%

【解析】【推斷】觀察到D中黑色固體變紅，則B中生成的氣體具有還原性，再根據反應物為“鐵與水蒸氣”，所以該氣體是氫氣；【猜想與假設】能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe3O4，則猜想一Fe3O4；又不可能只有Fe沒有其他反應產物，猜想二是Fe與Fe3O4；驗證猜想一與猜想二，關鍵是否含有Fe；【實驗探究】根據鐵與稀鹽酸反應產生氣體，進行設計實驗：取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想一正確；若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想二正確，故填：取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸；若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想一正確．若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想二正確；【實驗結論】根據“在高溫下，鐵與水蒸氣能發(fā)生反應生成一種常見的鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，所以鐵和水蒸氣反應會生成四氧化三鐵和氫氣，化學方程式為：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；此反應屬于置換反應；【含量測定】設黑色固體中四氧化三鐵的質量為x，則

Fe3O4-----3Fe 質量減少

232 168 64

x 5g-4.36g=0.64g

x=2.32g

原剩余黑色固體中Fe3O4的質量分數為: = 46.4%。