Question

【题目】（8分）常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体。小明很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物。

（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是_______________。

（2）探究生成的气体是什么？

用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中。说明生成的气体是______________。

（3）探究试管中剩余固体成分是什么？

【查阅资料】

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

【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。

【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe3O4；猜想二：剩余固体是_____________

【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为_________________________________。

【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe2O3，理由是___________________________。

Answer 1

【答案】（1）提供水蒸气 （2）H2

（3）【猜想与假设】猜想二：剩余固体是Fe3O4

【实验探究】

实验操作	实验现象及结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸	若固体全部溶解，没有气泡冒出，剩余固体是Fe3O4。若固体全部溶解，有气泡冒出，剩余固体是Fe与Fe3O4。

【实验结论】3Fe+4H2OFe3O4+4H2

【反思与交流】Fe2O3红棕色粉末

【解析】

试题分析：（1）探究铁粉与水蒸气反应后的产物，湿棉花是提供水蒸汽；

（2）用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，说明该气体具有可燃性；有肥皂泡飘到空中，说明该气体的密度比空气小，依据质量守恒定律化学反应前后元素的质量不变，故生成的气体是氢气；

【猜想与假设】根据资料，铁的氧化物中只有四氧化三铁能被磁铁吸引，故可能是四氧化三铁；

【实验探究】要验证黑色固体中是否含有铁，可根据铁的性质来验证，铁能与稀盐酸反应生成氢气，故可向黑色固体中加入稀盐酸或稀硫酸，若产生气泡，则说明含有铁，若没有气泡，则说明黑色固体中只有四氧化三铁；

【实验结论】根据实验现象可知，铁与水蒸汽反应生成的是四氧化三铁和氢气：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；

【反思与交流】根据资料可知氧化铁是红棕色粉末，故不是氧化铁。