题目内容
【题目】拉瓦锡曾用水蒸气通过红热的铁制枪管制得氢气，兴趣小组利用下图装置研究水蒸气与铁的反应。
①取4.2g铁粉按上图进行实验，观察到A处玻璃管中灰色铁粉逐渐变黑，B处白色固体变为蓝色，B处发生反应的化学方程式为_______，无水硫酸铜的作用是_______；C处可观察到的现象是___________。
②实验停止后，同学们对玻璃管中黑色固体的成分进行探究。
【提出猜想】黑色固体是含铁化合物。
【查阅资料】FeO和Fe3O4是常见的两种黑色含铁化合物；
FeO遇空气会立即变为红棕色
【进行实验】将黑色固体平铺与白纸上，试纸未见红棕色，可知黑色固体中不含_____。
经称量，黑色固体为5.8g。
【交流反思】黑色固体中还可能含有铁粉，继续探究如下：
（铁的氧化物均不与硫酸铜溶液反应）
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
将黑色固体全部倒入烧杯并加入足量硫酸铜溶液。 | _________ | 黑色固体中不含铁粉 |
【实验结论】
Ⅰ水蒸气与铁发生反应的化学方程式为_________，该反应____（填“能”或“不能”）证明水是一种化合物。
Ⅱ利用本实验数据，列式表示黑色固体中铁、氧原子的物质的量之比_____（不要求计算）。
【答案】 CuSO4+ 5H20=CuSO4·5H20 干燥氢气 烧杯内有无色小液滴生成，产生淡蓝色火焰 FeO 无明显现象 3Fe + 4H20=4H2↑+Fe3O4 能 
【解析】①B处硫酸铜与水发生生成五水硫酸铜，反应的化学方程式为CuSO4+ 5H2O=CuSO4·5H2O；由于水与铁反应生成铁的氧化物和氢气，需要验证氢气燃烧生成水，所以无水硫酸铜的作用是干燥氢气；氢气燃烧生成水，所以C处可观察到的现象是烧杯内有无色小液滴生成，产生淡蓝色火焰；
②【进行实验】由于FeO遇空气会立即变为红棕色，将黑色固体平铺与白纸上，试纸未见红棕色，可知黑色固体中不含FeO；
【交流反思】由于铁的氧化物均不与硫酸铜溶液反应，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，所以无明显现象，证明黑色固体中不含铁粉；
【实验结论】
Ⅰ.由分析可知水蒸气与铁发生反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为3Fe + 4H2O=4H2↑+Fe3O4，反应中铁转化为四氧化三铁，得到氧元素，同时生成氢气，说明水中含有氢氧两种元素，该反应能证明水是一种化合物。
Ⅱ. 4.2g铁粉中铁的物质的量为（4.2/56）mol，氧元素的质量为5.8g-4.2g，氧的物质的量为[（5.8-4.2）/16]mol，所以黑色固体中铁、氧原子的物质的量之比的表达式为。
