Question

4．小杰同學(xué)在復(fù)習(xí)鐵生銹條件時知道，常溫下，沒有氧氣，鐵與水幾乎不反應(yīng)，老師告訴同學(xué)們，高溫下，鐵與水蒸氣能反應(yīng)生產(chǎn)一種常見的鐵的氧化物和一種氣體，小杰很好奇，設(shè)計如圖實驗探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)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？
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，說明生成的氣體是氫氣．
（3）探究試管匯總剩余固體成分是什么？
【查閱資料】常見的鐵的氧化物有FeO（黑色、沒有磁性）、Fe₂O₃，F(xiàn)e₃O₄
【初步驗證】試管中固體為黑色，能全部被磁鐵吸引．
【猜想與假設(shè)】猜想一：剩余固體是Fe₃O₄，猜想二：剩余固體是Fe與Fe₃O₄
【實驗探究】

實驗操作	實驗現(xiàn)象結(jié)論

【實驗結(jié)論】鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃是紅棕色粉末．

Answer 1

分析 （1）濕棉花能夠提供反應(yīng)需要的水蒸氣；
（2）氫氣的密度比空氣小，與空氣或氧氣混合達到一定程度時，遇明火會發(fā)生爆炸；
（3）剩余固體可能是Fe與Fe₃O₄，也可能是Fe₃O₄；根據(jù)反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件及其質(zhì)量守恒定律可以書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式；考慮氧化鐵是紅棕色固體．

解答 解：（1）試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣．故填：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．說明生成的氣體是氫氣．故填：氫氣．
（3）猜想一：剩余固體是Fe₃O₄，猜想二：剩余固體是Fe與Fe₃O₄．故填：Fe與Fe₃O₄．
【實驗探究】

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
取適量黑色固體放入試管中，加入足量的稀鹽酸	如果黑色固體全部溶解，并且產(chǎn)生氣泡，說明黑色固體是鐵和四氧化三鐵；如果黑色固體全部溶解，不產(chǎn)生氣泡，說明黑色固體是四氧化三鐵

【實驗結(jié)論】
鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
【反思與交流】該黑色固體不可能是Fe₂O₃，理由是 Fe₂O₃是紅棕色粉末．
故答案為：
（1）提供水蒸氣．（2）氫氣．（3）Fe與Fe₃O₄．【實驗探究】

實驗操作	實驗現(xiàn)象及結(jié)論
取適量黑色固體放入試管中，加入足量的稀鹽酸	如果黑色固體全部溶解，并且產(chǎn)生氣泡，說明黑色固體是鐵和四氧化三鐵；如果黑色固體全部溶解，不產(chǎn)生氣泡，說明黑色固體是四氧化三鐵

【實驗結(jié)論】3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．【反思與交流】Fe₂O₃是紅棕色粉末．

點評 實驗現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實質(zhì)奠定基礎(chǔ)．