Question

【題目】重慶一中化學(xué)興趣小組設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)探究鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)。

[查閱資料]

（1）鐵粉與常溫下、高溫下的液態(tài)水都不會反應(yīng)，但高溫下會與水蒸氣反應(yīng)生成一種氣體和一種鐵的氧化物。

（2）鐵粉及鐵的氧化物的相關(guān)性質(zhì)

鐵及鐵的氧化物	Fe2O3	FeO	Fe3O4	Fe粉
顏色、狀態(tài)	紅色粉末	黑色粉末	黑色粉末	黑色粉末
能否被磁鐵吸引	不能	不能	能	能

（3）鐵粉、鐵的氧化物都能與稀鹽酸反應(yīng)，但只有鐵粉反應(yīng)后會生成一種氣體。

[步驟一]確定實(shí)驗(yàn)方案

（1）下列四個方案中，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>_______________________(填序號)。

（2）小組同學(xué)最終確定如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如圖連接好裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前首先應(yīng)進(jìn)行的操作是______________________；

[步驟二]探究反應(yīng)生成的氣體

（3）點(diǎn)燃酒精燈，將產(chǎn)生的氣體通入肥皂液，觀察到有肥皂泡往上飄到空中，用燃著的木條靠近肥皂泡，發(fā)現(xiàn)里面的氣體能燃燒。寫出肥皂泡中氣體燃燒的化學(xué)反應(yīng)式______________________；

[步驟三]探究反應(yīng)后剩余的固體

猜想①：Fe與Fe3O4 ；猜想②：Fe3O4；猜想③：Fe 和Fe2O3；猜想④：FeO和Fe3O4。

（4）反應(yīng)一段時間后，收集到的固體均為黑色，用磁鐵靠近，黑色固體能全部被磁鐵吸引。從而排除猜想________________________(填序號)。

（5）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	實(shí)驗(yàn)結(jié)論
取少量黑色固體放入小試管中，加入稀鹽酸，振蕩	有氣體生成	猜想_____成立

（6）由此可得出，鐵粉與水蒸氣的化學(xué)反應(yīng)式為_______________________。

Answer 1

【答案】A、B、C、D 檢查裝置的氣密性 ③④ ①

【解析】

步驟一：確定實(shí)驗(yàn)方案

（1）四個方案中，A、裝置中水加入后，鐵粉和液態(tài)水在一起，根據(jù)資料，不能反應(yīng)，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>B、裝置中紅熱的鐵絲與水蒸氣能反應(yīng)生成氫氣和四氧化三鐵，但紅熱的鐵絲不能得到持續(xù)的高溫加熱，只能在開始很短時間內(nèi)反應(yīng)，且用酒精燈加熱試管中的液體，試管應(yīng)該跟桌面成45°，該裝置試管豎直放置，受熱面積較小，不正確，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>C、裝置中燒瓶中的水蒸發(fā)為水蒸氣，進(jìn)入右側(cè)玻璃管中，但需在高溫條件下鐵粉和水蒸氣才能反應(yīng)，一般的酒精燈加熱，不能達(dá)到反應(yīng)條件，因此不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?如果用酒精噴燈或者加金屬網(wǎng)罩，集中火焰提高溫度則可以；D、裝置中右側(cè)酒精燈加熱液態(tài)水成為水蒸氣，水蒸氣通過特殊材料后和鐵粉接觸，但左側(cè)是酒精燈加熱，不能達(dá)到高溫條件，水蒸氣和鐵粉不能反應(yīng)，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｈ绻�用酒精噴燈或者加金屬網(wǎng)罩，集中火焰提高溫度則可以。因此四個方案中，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵?/span>A、B、C、D。

（2）因?yàn)橐�證明反應(yīng)中有氫氣生成，所以如圖連接好裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前首先應(yīng)進(jìn)行的操作是：檢查裝置的氣密性；

步驟二：探究反應(yīng)生成的氣體

（3）點(diǎn)燃酒精燈，將產(chǎn)生的氣體通入肥皂液，觀察到有肥皂泡往上飄到空中，說明氣體密度比空氣小，用燃著的木條靠近肥皂泡，發(fā)現(xiàn)里面的氣體能燃燒，說明氣體具有可燃性。據(jù)此可以判斷生成的氣體是氫氣。肥皂泡中氣體燃燒的化學(xué)方程式是： 。

步驟三：探究反應(yīng)后剩余的固體

（4）反應(yīng)一段時間后，收集到的固體均為黑色，用磁鐵靠近，黑色固體能全部被磁鐵吸引，根據(jù)提供的資料，Fe2O3和 FeO不能被磁鐵吸引，且Fe2O3呈紅色，說明固體中含有的是：四氧化三鐵或鐵粉和四氧化三鐵的混合物，且不含Fe2O3和 FeO。從而排除猜想：③④。

（5）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究

根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，反應(yīng)中有氣體生成，說明固體中含有鐵，因此猜想①成立。

（6）由此可得出，鐵粉與水蒸氣反應(yīng)生成氫氣和四氧化三鐵，化學(xué)方程式為： 。