题目内容

10．铁与水蒸气能发生反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体．某化学学习小组的同学对此反应很感兴趣，在小组集体协作下设计了如图实验，以探究铁粉与水蒸气反应后的产物，也邀请你一起来完成下列探究：

（1）A装置的作用是  ①提供水蒸气．
（2）探究生成的气体是什么？
【猜想与假设】猜想一：生成的气体可能是氢气；猜想二：生成的气体可能是氧气．
【实验探究】将生成的气体通入球形管里装有碱石灰干燥剂．导管口蘸些肥皂水（或洗涤剂溶液），控制气体流速，吹出肥皂泡．当肥皂泡吹到一定大时，轻轻摆动导管，肥皂泡脱离管口后，气泡上升．用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声．
【推断】生成的气体是②氢气．
（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FeOFe2O3Fe3O4
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
能否与盐酸反应能能能
【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和Fe3O4；猜想二：剩余固体是  ③Fe3O4．
【实验探究】
实验操作实验现象及结论
 ④取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸 ⑤若固体全部溶解，没有气泡冒出，则猜想二正确；若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想一正确
【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为：⑥3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2．
【反思与交流】该黑色固体不可能是FeO、Fe2O3，理由是 ⑦FeO不能被磁铁吸引，Fe2O3红棕色粉末且不能被磁铁吸引．

分析 实验探究铁粉与水蒸气反应，当然需要H2O作为反应物；有爆鸣声、密度小，说明是H2；能被磁铁吸引的只有Fe与Fe3O4，则猜想一Fe与Fe3O4；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是Fe3O4；验证猜想一与猜想二，关键是否含有Fe．根据“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”和猜想，书写化学方程式；熟记常用物质的性质：如Fe2O3红棕色粉末．

解答 解：（1）根据图和“高温下，铁与水蒸气能反应”，A装置的作用是：提供水蒸气；
（2）C装置为球形干燥管．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．说明生成的气体具有可燃性、密度小于空气，再根据反应物为“铁与水蒸气”，所以是氢气；
【猜想与假设】能被磁铁吸引的只有Fe与Fe3O4，则猜想一Fe与Fe3O4；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是Fe3O4；验证猜想一与猜想二，关键是否含有Fe．
【实验探究】根据铁与稀盐酸反应产生气体，进行设计实验：

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，则猜想二正确．
若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想一正确．
【实验结论】根据“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”和猜想，所以铁和水蒸气反应会生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为：3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2；
【反思与交流】该黑色固体不可能是FeO、Fe2O3，理由是：FeO不能被磁铁吸引，Fe2O3红棕色粉末且不能被磁铁吸引．
故答案为：
（1）提供水蒸气；
（2）球；氢气；
（3）【猜想与假设】猜想二：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，则猜想二正确；若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想一正确．
【实验结论】3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2；
【反思与交流】FeO不能被磁铁吸引，Fe2O3红棕色粉末且不能被磁铁吸引．

点评 本题考查铁及其化合物的性质实验，题目难度较大，注意利用题目中的信息进行书写化学方程式．

练习册系列答案
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17．生活中处处有化学．很多食品中放有干燥剂，就是利用其具有吸收水分的功能，生石灰就是一种．请写出生石灰吸收水分的化学方程式CaO+H2O═Ca（OH）2，该反应属于反应放热（填“放热”或“吸热”）．
18．下列对实验现象的描述或实验操作正确的是（　　）
A．棉花灼烧后会产生烧焦羽毛的气味B．红磷在空气中燃烧会产生大量白雾
C．热纯碱溶液洗涤试管内附着的油脂D．氢氧化钠固体放在纸片上进行称量
15．下列做法或说法中错误的是（　　）
A．分子和原子都在不停地运动
B．用灼烧的方法区别棉花和羊毛
C．使用可降解塑料代替传统塑料，有利于减轻“白色污染”
D．“低碳生活”倡导大量使用化石燃料，鼓励人们多开汽车出行
5．小明在实验室里将氢氧化钠溶液和盐酸混合，无明显现象．
【提出问题】两者是否发生了化学反应？
【猜想与假设】猜想①：发生了化学反应；猜想②：没有发生化学反应
【实验探究】
（1）甲同学取2mLNaOH溶液于试管中，滴人1～2滴酚酞试剂，振荡，逐滴加入稀盐酸，同时不断振荡试管，观察到的现象是溶液由无色变为红色又由红色变为无色，上述实验现象证明：随着稀盐酸的滴人，溶液碱性减弱，这是由于氢氧化钠与盐酸发生了反应被消耗，由此证明，上述实验过程确实发生了化学反应．请写出该反应的化学方程式HCl+NaOH=NaCl+H2O．
（2）老师将稀盐酸逐滴匀速加入一定量的稀氢氧化钠溶液中，用数字化仪器对反应过程中溶液的温度、pH进行实时测定，得到的曲线如图所示．

乙同学认为根据图象也能判断出稀盐酸与稀氢氧化钠溶液发生了反应，乙同学的依据是一段时间内溶液的温度升高，而溶液pH明显下降直至7以下；请你根据图中曲线判断大约50秒时二者恰好发生反应．
【实验反思】
丙同学认为溶液温度升高也可能是氢氧化钠溶液或盐酸稀释释放的热量，不足以证明二者发生了反应，请设计合理的实验方案排除这种可能性．
【实验拓展】
对于没有明显现象的化学变化，可以通过验证反应物消失、新物质生成、监测温度、pH变化等来“造出现象”，使反应现象明显，从而获得正确的认识．
请再设计出一种不同的实验方案证明氢氧化钠溶液与稀盐酸确实发生反生了化学反应．
15．盛装NaOH的试剂瓶的瓶口常会出现白色粉末．某实验小组为了探究这种白色粉末的成分，进行如下的实验探究，请你参与并回答问题：
【提出猜想】白色粉末可能是：Ⅰ、NaOH；Ⅱ、Na2CO3；Ⅲ、NaOH和Na2CO3．
取一些上述白色粉末，加适量蒸馏水溶解，得到无色溶液，再进行如下实验：
（1）根据实验现象推测，A气体是CO2，B沉淀是CaCO3．
（2）在溶液2中滴加适量氯化钡溶液的目的是除尽Na2CO3．
（3）写出生成蓝色絮状沉淀F的化学方程式：CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4．
【结论】由实验现象可知，猜测Ⅲ是正确的．
2．蔗糖是我们生活中经常接触的一种食品，生活中，我们偶尔会看见蔗糖在锅里加热过长会变成黑色，小明、小强同学对此产生了浓厚的兴趣，对蔗糖的成分进行了探究．
【提出问题】：蔗糖是由哪些元素组成的呢？
【猜想】：蔗糖中可能含碳元素，或许还有其他元素，如氢元素等．
【收集资料】：小明、小强在图书馆查到以下资料：
（1）蔗糖属于有机化合物（含有碳的化合物），有机化合物一般可以燃烧，受热易分解，这属于有机化合物的化学性质（填“物理”“化学”）；
（2）化学反应的本质是分子分裂成原子，原子重新组合成新分子，新分子构成新的物质，因此在化学反应前后，元素的种类不变（填“变多”“不变”“变少”）．
【设计实验】小明、小强分别设计了如下方案进行实验探究：
小明：将蔗糖在空气中点燃．单独点燃蔗糖不易燃烧，但在蔗糖中掺入少量烟灰，蔗糖就很容易被点燃．分别用干燥的玻璃片和蘸有澄清石灰水的玻璃片置于火焰上方，观察现象．
小强：将蔗糖放在一密闭的容器中加强热，观察现象．
【现象与结论】小明实验观察到的现象为：玻璃片上有水珠，澄清的石灰水变浑浊．
小强观察到的现象为：容器底部有黑色物质，容器壁上有水珠．
结论：蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的．
【反思与评价】两个实验方案中你会选择哪一个？为什么？
19．下列物质的用途中，利用其物理性质的是（　　）
A．液氮用作冷冻剂B．氮气用于防腐剂
C．氧气用于钢铁冶炼D．生石灰用作干燥剂
20．常用于分离和提纯的物理方法有：
A萃取分液法 B结晶法 C分液法 D蒸馏法 E过滤法
（1）选择实验方法分离下列物质，将分离方法（填字母）填在横线上
①E分离饱和食盐水与沙子的混合物．
②C分离水和汽油的混合物．
③D分离四氯化碳（沸点为76.75℃）和甲苯（沸点为110.6℃）的混合物．
④A和D从碘的水溶液里提取碘．
（2）分离②和④时均使用的一种仪器在另三种实验方法中无需使用，这种仪器是分液漏斗．
（3）上述五种实验方法中，需使用酒精灯的有BD（填数字编号）．

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