Question

【題目】常溫下沒有氧氣存在時，鐵與水幾乎不反應，但高溫下，鐵與水蒸氣能反應生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體。小明很好奇，設計如下實驗探究鐵粉與水蒸氣反應后的產物。

（1）試管尾部放一團濕棉花的作用是____________。

（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_________________。

（3）探究試管中剩余固體成分是什么？

（查閱資料）

常見鐵的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
顏色、狀態	黑色粉末	紅棕色粉末	黑色晶體
能否被磁鐵吸引	否	否	能

金屬氧化物可以與酸反應，生成水和另一種金屬化合物（如：CuO+2HCl=CuCl2+H20）。

（初步驗證）試管中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引。

（猜想與假設）猜想一：剩余固體是Fe與Fe3O4；

猜想二：剩余固體是__________。

（實驗探究）

實驗操作	實驗現象	結論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸。	________________	猜想一正確
	________________	猜想二正確

（實驗結論）鐵和水蒸氣反應的化學方程式為_____________。

（反思與交流）該黑色固體不可能是Fe2O3，理由是_____________。

Answer 1

【答案】在加熱條件下提供反應所需的水蒸氣 H2 Fe3O4 黑色固體全部溶解，產生無色氣體 黑色固體全部溶解，無氣體產生 3Fe+4H2O（氣）Fe3O4+4H2 Fe2O3為紅棕色且不能被磁鐵吸引

【解析】

（1）根據圖和“高溫下，鐵與水蒸氣能反應”，可知試管尾部放一團濕棉花的目的是提供水蒸氣；
（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，說明生成的氣體具有可燃性、密度小于空氣，再根據質量守恒定律，反應前后元素種類不變，則生成的氣體是H2；

（3）猜想與假設：能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe3O4，則猜想一為Fe與Fe3O4；Fe是反應物，如發生反應又不可能沒有生成物，故猜想二是Fe3O4；

實驗探究：鐵單質和稀鹽酸反應，有氫氣產生，四氧化三鐵和稀鹽酸反應，沒有氣體產生；故若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想二正確；若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想一正確；

實驗結論：鐵和水蒸氣反應的化學方程式為：3Fe+4H2O（氣）Fe3O4+4H2；

反思與交流：Fe2O3為紅棕色且不能被磁鐵吸引，故該黑色固體不可能是Fe2O3。