Question

【题目】重庆一中化学兴趣小组设计了如下实验探究铁粉与水蒸气的反应。

[查阅资料]

（1）铁粉与常温下、高温下的液态水都不会反应，但高温下会与水蒸气反应生成一种气体和一种铁的氧化物。

（2）铁粉及铁的氧化物的相关性质

铁及铁的氧化物	Fe2O3	FeO	Fe3O4	Fe粉
颜色、状态	红色粉末	黑色粉末	黑色粉末	黑色粉末
能否被磁铁吸引	不能	不能	能	能

（3）铁粉、铁的氧化物都能与稀盐酸反应，但只有铁粉反应后会生成一种气体。

[步骤一]确定实验方案

（1）下列四个方案中，不能达到实验目的的是_______________________(填序号)。

（2）小组同学最终确定如图所示装置进行实验。如图连接好装置，进行实验前首先应进行的操作是______________________；

[步骤二]探究反应生成的气体

（3）点燃酒精灯，将产生的气体通入肥皂液，观察到有肥皂泡往上飘到空中，用燃着的木条靠近肥皂泡，发现里面的气体能燃烧。写出肥皂泡中气体燃烧的化学反应式______________________；

[步骤三]探究反应后剩余的固体

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

（4）反应一段时间后，收集到的固体均为黑色，用磁铁靠近，黑色固体能全部被磁铁吸引。从而排除猜想________________________(填序号)。

（5）进行实验探究

实验操作	实验现象	实验结论
取少量黑色固体放入小试管中，加入稀盐酸，振荡	有气体生成	猜想_____成立

（6）由此可得出，铁粉与水蒸气的化学反应式为_______________________。

Answer 1

【答案】A、B、C、D 检查装置的气密性 ③④ ①

【解析】

步骤一：确定实验方案

（1）四个方案中，A、装置中水加入后，铁粉和液态水在一起，根据资料，不能反应，不能达到实验目的；B、装置中红热的铁丝与水蒸气能反应生成氢气和四氧化三铁，但红热的铁丝不能得到持续的高温加热，只能在开始很短时间内反应，且用酒精灯加热试管中的液体，试管应该跟桌面成45°，该装置试管竖直放置，受热面积较小，不正确，不能达到实验目的；C、装置中烧瓶中的水蒸发为水蒸气，进入右侧玻璃管中，但需在高温条件下铁粉和水蒸气才能反应，一般的酒精灯加热，不能达到反应条件，因此不能达到实验目的,如果用酒精喷灯或者加金属网罩，集中火焰提高温度则可以；D、装置中右侧酒精灯加热液态水成为水蒸气，水蒸气通过特殊材料后和铁粉接触，但左侧是酒精灯加热，不能达到高温条件，水蒸气和铁粉不能反应，不能达到实验目的。如果用酒精喷灯或者加金属网罩，集中火焰提高温度则可以。因此四个方案中，不能达到实验目的的是：A、B、C、D。

（2）因为要证明反应中有氢气生成，所以如图连接好装置，进行实验前首先应进行的操作是：检查装置的气密性；

步骤二：探究反应生成的气体

（3）点燃酒精灯，将产生的气体通入肥皂液，观察到有肥皂泡往上飘到空中，说明气体密度比空气小，用燃着的木条靠近肥皂泡，发现里面的气体能燃烧，说明气体具有可燃性。据此可以判断生成的气体是氢气。肥皂泡中气体燃烧的化学方程式是： 。

步骤三：探究反应后剩余的固体

（4）反应一段时间后，收集到的固体均为黑色，用磁铁靠近，黑色固体能全部被磁铁吸引，根据提供的资料，Fe2O3和 FeO不能被磁铁吸引，且Fe2O3呈红色，说明固体中含有的是：四氧化三铁或铁粉和四氧化三铁的混合物，且不含Fe2O3和 FeO。从而排除猜想：③④。

（5）进行实验探究

根据实验现象，反应中有气体生成，说明固体中含有铁，因此猜想①成立。

（6）由此可得出，铁粉与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁，化学方程式为： 。