Question

16．同学们知道铁的化学性质比较活泼，能与多种物质发生化学反应．化学兴趣小组的同学在课外资料中发现，铁和氧化铁竟然也能发生化学反应．
【提出问题】铁和氧化铁反应的产物是什么？
【查阅资料】铁的氧化物有氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁．其中，只有氧化铁是红棕色，其余皆是黑色；只有氧化亚铁在空气中会很快被氧化成氧化铁；只有四氧化三铁有磁性．另外，二氧化碳不与铁反应，也不与铁的氧化物反应．
【猜想与假设】根据质量守恒定律，请你猜想该反应的产物：
①只有氧化亚铁；     ②只有四氧化三铁；    ③氧化亚铁和四氧化三铁
【进行实验】
（1）按如图连接好仪器，检查装置的气密性．
（2）将足量的铁粉与适量的氧化铁粉末混合，装入玻璃管．轻轻打开旋塞，通入干燥、纯净的二氧化碳．过一会儿后，关闭旋塞．
（3）点燃酒精喷灯加热药品2～3min，粉末全部变黑；此时先将弹簧夹夹在橡皮管上，再停止加热；等到玻璃管冷却至室温，倒出黑色粉末，然后检验．
（4）检验黑色粉末的操作如下，请你完成其中的空白：

序号	操作及现象	结论
a	黑色粉末暴露在空气中不变色，用磁铁 靠近，能完全被吸引	黑色粉末中一定没有氧化亚铁 猜想①③错误
b	取少量的黑色粉末装入试管，滴加足量 硫酸铜溶液，出现红色固体，充分反 应后仍残留黑色固体	黑色粉末中一定含有铁和四氧化三铁 猜想②正确

【探究结论】铁和氧化铁会发生化合反应，有关的化学方程式是Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe₃O₄．
【反思与评价】
（1）在实验操作第（2）步，通入CO₂的目的是排出玻璃管中的空气，防止高温时铁被空气中的氧气氧化．
（2）在实验操作第（3）步，为什么要先夹上弹簧夹后再停止加热．防止试管中的水倒流入玻璃管．
（3）实验中盛水的试管里发生反应的化学方程式是CO₂+H₂O═H₂CO₃．

Answer 1

分析 【猜想与假设】
根据质量守恒定律，该反应的产物可能只有氧化亚铁；可能只有四氧化三铁； 可能是氧化亚铁和四氧化三铁；
【进行实验】
铁能和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜；
【探究结论】
铁和氧化铁会发生化合反应生成四氧化三铁；
【反思与评价】
高温条件下，铁能和空气中的氧气反应；
不同的实验装置，功能不同；
二氧化碳和水反应生成碳酸．

解答 解：【猜想与假设】
根据质量守恒定律，该反应的产物可能只有氧化亚铁；可能只有四氧化三铁； 可能是氧化亚铁和四氧化三铁．
故填：氧化亚铁和四氧化三铁．
【进行实验】
（4）检验黑色粉末的操作如下表所示：

序号	操作及现象	结论
a	黑色粉末暴露在空气中不变色，用磁铁 靠近，能完全被吸引	黑色粉末中一定没有氧化亚铁 猜想①③错误
b	取少量的黑色粉末装入试管，滴加足量硫酸铜溶液，出现红色固体，充分反 应后仍残留黑色固体	黑色粉末中一定含有铁和四氧化三铁 猜想②正确

【探究结论】
铁和氧化铁会发生化合反应生成四氧化三铁，反应方程式是：Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 3Fe₃O₄．
故填：Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 3Fe₃O₄．
【反思与评价】
（1）在实验操作第（2）步，通入CO₂的目的是排出玻璃管中的空气，防止高温时铁被空气中的氧气氧化．
故填：排出玻璃管中的空气，防止高温时铁被空气中的氧气氧化．
（2）在实验操作第（3）步，要先夹上弹簧夹后再停止加热，这样能够防止试管中的水倒流入玻璃管，从而防止炸裂玻璃管．
故填：防止试管中的水倒流入玻璃管．
（3）实验中盛水的试管里，二氧化和水反应生成碳酸，发生反应的化学方程式为：CO₂+H₂O═H₂CO₃．
故填：CO₂+H₂O═H₂CO₃．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．