Question

【題目】在高溫下，鐵與水蒸氣能發(fā)生反應(yīng)生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體，某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對此反應(yīng)很感興趣，在小組集體協(xié)作下設(shè)計了如圖實(shí)驗(yàn)，以探究鐵粉與水蒸氣反應(yīng)后的產(chǎn)物，也邀請你一起來完成下列探究：
【猜想與假設(shè)】猜想一：生成的氣體可能是氫氣；猜想二：生成的氣體可能是氧氣．
【實(shí)驗(yàn)探究】將生成的氣體通入C裝置．球形管里裝有堿石灰干燥劑．導(dǎo)管口蘸些肥皂水（或洗滌劑溶液），控制氣體流速，吹出肥皂泡．當(dāng)肥皂泡吹到一定大時，輕輕擺動導(dǎo)管，肥皂泡脫離管口后，氣泡上升．用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲．
（1）【推斷】生成的氣體是 ．
（2）探究試管中剩余固體成分是什么？ 【查閱資料】
Ⅰ．鐵的氧化物①只有是Fe2O3紅棕色，其余FeO、Fe3O4均為黑色；
②只有Fe3O4能被磁鐵吸引．
Ⅱ．鐵的氧化物都能與鹽酸反應(yīng)，但沒有氣體生成．
【初步驗(yàn)證】試管中剩余固體為黑色，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 ．
（3）【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論
取少量黑色固體于試管中，加入足量	無氣泡產(chǎn)生，黑色固體是

（4）【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為： ．
（5）【拓展延伸】Ⅰ．鐵、鎂混合物5.6g與足量稀硫酸反應(yīng)，生成的氫氣質(zhì)量不可能是（ ）
A.0.2g
B.0.3g
C.0.4g
D.0.5g
（6）Ⅱ．某同學(xué)為探究鐵合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，先后進(jìn)行了四次實(shí)驗(yàn)（鐵合金中除鐵外，其余成分不與稀硫酸反應(yīng)），實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表．根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，試回答以下問題：

	第一次	第二次	第三次	第四次
所取合金的質(zhì)量∕g	10	10	20	30
所加稀硫酸的質(zhì)量∕g	100	120	80	X
生成氫氣的質(zhì)量∕g	0.2	0.2	0.2	Y

表中第四次實(shí)驗(yàn)中，合金里的鐵恰好與稀硫酸完全反應(yīng)，則其中X=Y= ．
（7）該銅鐵合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（寫出計算過程）

Answer 1

【答案】
（1）氫氣
（2）Fe與Fe3O4
（3）稀鹽酸；Fe3O4
（4）3Fe+4H2O Fe3O4+4H2
（5）AD
（6）240；0.6
（7）解：設(shè)鐵合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x．

Fe+H2SO4=FeSO4+	H2↑
56	2
30g×x	0.6g

x=56%

答：鐵合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56%。

【解析】解：【推斷】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”，所以是氫氣；【猜想與假設(shè)】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(yīng)產(chǎn)物，猜想二是Fe與Fe3O4；驗(yàn)證猜想一與猜想二，關(guān)鍵是否含有Fe． 【實(shí)驗(yàn)探究】根據(jù)鐵與稀鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體，進(jìn)行設(shè)計實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)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	無氣泡產(chǎn)生，黑色固體是Fe3O4 ．

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】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，所以鐵和水蒸氣反應(yīng)會生成四氧化三鐵和氫氣，化學(xué)方程式為：3Fe+4H2O Fe3O4+4H2；
【拓展延伸】Ⅰ．假設(shè)5.6g全部是鐵，則生成氫氣的質(zhì)量=5.6g× =0.2g；假設(shè)5.6g全部是鎂，則生成氫氣的質(zhì)量=5.6g× =0.47g；所以鐵粉、鋁粉的混合物5.6g與足量的稀硫酸完全反應(yīng)，則反應(yīng)中生成氫氣的質(zhì)量范圍是0.2g＜?xì)錃猓?.47g；故選：AD．Ⅱ．一、二次實(shí)驗(yàn)相比說明10g合金與足量硫酸反應(yīng)最多生成0.2g氫氣；一、三次實(shí)驗(yàn)相比說明80g稀硫酸與足量合金反應(yīng)最多生成0.2g氫氣．即10g合金與80g稀硫酸恰好完全反應(yīng)生成0.2g氫氣．
，解得X=240g；
，解得Y=0.6g．（7）設(shè)鐵合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為x．

Fe+H2SO4=FeSO4+	H2↑
56	2
30g×x	0.6g

x=56%
答：①X 240g，Y 0.6；
②鐵合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56%．
所以答案是：
【推斷】氫氣；
【猜想與假設(shè)】猜想二：Fe與Fe3O4；
【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)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	無氣泡產(chǎn)生，黑色固體是Fe3O4 ．

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】3Fe+4H2O Fe3O4+4H2；
【拓展延伸】Ⅰ．AD．Ⅱ．①X 240，Y 0.6；②鐵合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56%．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式和根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計算，需要了解注意：a、配平 b、條件 c、箭號；各物質(zhì)間質(zhì)量比=系數(shù)×相對分子質(zhì)量之比才能得出正確答案．