题目内容
【题目】如下图（夹持仪器已略），某兴趣小组在老师指导下，探究铁与水蒸气的反应，请回答。
（实验初探）
（1）连接装置，并检查装置气密性。
（2）装好药品。
（3）加热一段时间后，吹泡器连续吹出气泡，且气泡向上飞起，用燃着的木条靠近气泡，能产生爆鸣。
（查阅资料）铁有三种氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4）。
①它们都不溶于水，其中铁粉、Fe3O4能被磁铁吸引；②FeO接触到空气会立即由黑色变为红棕色；③三种氧化物都不与硫酸铜溶液反应，但能与酸反应生成可溶性物质。
（实验探究）实验小组同学对反应后的剩余固体进行探究。
（1）小梅发现固体为黑色，由此判断:固体中肯定不存在Fe2O3 ,理由是_____________________。
（2）小宇发现固体均能被磁铁吸引，大家倒出玻璃管中黑色固体，平铺于白纸上。观察到的现象是__________，判断黑色固体中一定没有FeO。
讨论：铁与水蒸气反应生成的固体是“铁的一种氧化物”，玻璃管内的黑色固体中还可能含有“过量的铁”。
（提出猜想）玻璃管中黑色固体成分有什么?
猜想Ⅰ：Fe；猜想Ⅱ：Fe3O4；猜想Ⅲ：_____________
实验步骤 | 实验现象 | 实验结论 |
取上述固体少许，加入足量 __________ | 出现红色固体，且有黑色固体残留 | 猜想Ⅲ成立 |
（结论反思）（1）铁与水蒸气发生置换反应，反应的化学方程式是_________________。
（2）加入的溶液必须足量的原因是_____________________
【答案】Fe2O3为红棕色固体 仍为黑色 Fe和Fe3O4 硫酸铜溶液 3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2 使铁粉完全反应
【解析】
[实验探究]（1）Fe2O3为红棕色固体，Fe、FeO、Fe3O4均为黑色固体。故小梅发现固体为黑色，由此判断：固体中肯定不存在Fe2O3 ，理由是：Fe2O3为红棕色固体；
（2）由于FeO接触到空气会立即由黑色变为红棕色。故小宇发现固体均能被磁铁吸引，大家倒出玻璃管中黑色固体，平铺于白纸上。观察到的现象是仍为黑色，判断黑色固体中一定没有FeO；
[提出猜想] 由于固体中不含FeO、Fe2O3且固体为黑色，又因为猜想Ⅰ：Fe；猜想Ⅱ：Fe3O4；所以猜想Ⅲ：Fe和Fe3O4；
实验结论是：猜想Ⅲ成立，说明黑色固体中含有Fe和Fe3O4；实验现象为：出现红色固体，且有黑色固体残留，由于三种氧化物都不与硫酸铜溶液反应，说明Fe与硫酸铜溶液反应，Fe3O4有剩余。故实验步骤为：取上述固体少许，加入足量硫酸铜溶液；
[结论反思] （1）由用燃着的木条靠近气泡，能产生爆鸣可知，反应中有氢气生成，由[提出猜想]的实验部分可知，反应中生成Fe3O4。故铁与水蒸气发生反应的化学方程式是：3Fe+4H2O
Fe3O4+4H2；
（2）加入的溶液必须足量的原因是：使铁粉完全反应。
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