Question

13．小明同學(xué)査閱資料時，發(fā)現(xiàn)高溫下，鐵與水蒸氣能反應(yīng)生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體．他很好奇，設(shè)計如下實驗探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)后的產(chǎn)物．
【實驗探究1】
（1）用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲．
（2）稍后看到有肥皂泡飄到空中的現(xiàn)象．
【實驗結(jié)論1】根據(jù)上述實驗探究（1）（2）推理生成的氣體是氫氣．
【思考】小明同學(xué)欣喜異常，立即開始探究試管中剩余固體成分．
【査閱資料】

相關(guān)物質(zhì)化學(xué)式	Fe	FeO	Fe2O3	Fe3O4
顏色、狀態(tài)	黑色粉末	黑色粉末	紅棕色粉末	黑色晶體
能否被磁鐵吸引	能	否	否	能

【實驗探究2】
（1）觀察試管中剩余固體的顏色為黑色，所以剩余固體中不含有氧化鐵．
（2）將磁鐵靠近黑色粉末，發(fā)現(xiàn)黑色粉末全部能被磁鐵吸引，所以剩余固體中不含有氧化亞鐵．
【猜想與假設(shè)】
猜想（1）：剩余固體是Fe與Fe₃O₄；
請想（2）：剩余固體是Fe₃O₄．
【實驗探究3】將黑色粉末移入試管，然后滴入稀鹽酸，觀察到黑色固體消失，且無氣體產(chǎn)生．
【實驗結(jié)論2】猜想（2）成立．寫出鐵和水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
【反思與交流】在實驗探究3中，剩余固體消失是固體和鹽酸反應(yīng)還是固體溶解到水中？請設(shè)計一個簡單實驗證明將黑色粉末移入試管，然后滴入蒸餾水，固體不溶解．

Answer 1

分析 實驗探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)，當(dāng)然需要H₂O作為反應(yīng)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(yīng)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(yīng)生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，書寫化學(xué)方程式；熟記常用物質(zhì)的性質(zhì)：如Fe₂O₃紅棕色粉末．

解答 解：【實驗結(jié)論1】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(yīng)物為“鐵與水蒸氣”，則是氫氣；
【實驗探究2】（1）觀察試管中剩余固體的顏色為黑色，氧化鐵是紅棕色粉末，所以剩余固體中不含有氧化鐵；
（2）將磁鐵靠近黑色粉末，發(fā)現(xiàn)黑色粉末全部能被磁鐵吸引，氧化亞鐵不能被磁鐵吸引，所以剩余固體中不含有氧化亞鐵；
【實驗結(jié)論2】鐵和水蒸氣在高溫的條件下生成四氧化三鐵和氫氣，化學(xué)方程式為：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
【反思與交流】在實驗探究3中，剩余固體消失是固體和鹽酸反應(yīng)還是固體溶解到水中，實驗過程是：將黑色粉末移入試管，然后滴入蒸餾水，固體不溶解．
故答案為：【實驗結(jié)論1】氫氣；
【實驗探究2】（1）氧化鐵；
（2）氧化亞鐵；
【實驗結(jié)論2】3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
【反思與交流】將黑色粉末移入試管，然后滴入蒸餾水，固體不溶解．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．