Question

【题目】铁与水蒸气在高温条件下反应生成一种铁的氧化物和一种气体单质，实验装置如图所示。

（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是_____。

（2）用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到上方空中，说明生成的气体是_____。

（3）探究试管中剩余固体成分。

（查阅资料）①几种常见铁的氧化物的颜色、状态及能否被磁铁吸引如下表所示。

常见铁的氧化物	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	否	否	能

②四氧化三铁能与稀硫酸反应：Fe3O4+4H2SO4＝FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O

（初步实验验证）试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引，则剩余固体一定不含的铁的氧化物是_____、_____ 。

（猜想与假设）猜想一：剩余固体是Fe3O4；猜想二：剩余固体是_____ 。

（继续进行实验）

实验操作	实验现象	实验结论
取少量黑色固体于试管中，滴加足量的稀硫酸。	_____	猜想二成立。

（实验结论）铁和水蒸气反应的化学方程式为_____。

Answer 1

【答案】提供反应物水蒸气 氢气（H2） FeO Fe2O3 Fe和Fe3O4 黑色固体溶解，有无色气体生成 3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2

【解析】

（1）该反应为铁与水蒸气在高温条件下反应，试管尾部放一团湿棉花是为了提供反应物水蒸气；

（2）用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，说明该单质气体可燃，稍后肥皂泡飘到空气上方，说明该气体密度比空气小，根据元素守恒可知该气体为H2；

初步验证试验：由查阅资料①可知， FeO 和Fe2O3不能被磁铁吸引，故剩余固体中不含FeO 和Fe2O3。

猜想与假设：由题目可知，铁与水蒸气在高温条件下反应产物一定含Fe3O4，可能铁有剩余，所以剩余固体可能是Fe3O4和Fe。

继续进行试验：黑色铁单质和稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，四氧化三铁能与稀硫酸反应生成硫酸亚铁、硫酸铁和水，故实验结论为猜想二成立，则现象为黑色固体溶解，有无色气体生成；

实验结论：铁与水蒸气在高温下进行反应，化学方程式为：3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2。