Question

13．小明同学査阅资料时，发现高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体．他很好奇，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物．
【实验探究1】
（1）用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声．
（2）稍后看到有肥皂泡飘到空中的现象．
【实验结论1】根据上述实验探究（1）（2）推理生成的气体是氢气．
【思考】小明同学欣喜异常，立即开始探究试管中剩余固体成分．
【査阅资料】

相关物质化学式	Fe	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
能否被磁铁吸引	能	否	否	能

【实验探究2】
（1）观察试管中剩余固体的颜色为黑色，所以剩余固体中不含有氧化铁．
（2）将磁铁靠近黑色粉末，发现黑色粉末全部能被磁铁吸引，所以剩余固体中不含有氧化亚铁．
【猜想与假设】
猜想（1）：剩余固体是Fe与Fe₃O₄；
请想（2）：剩余固体是Fe₃O₄．
【实验探究3】将黑色粉末移入试管，然后滴入稀盐酸，观察到黑色固体消失，且无气体产生．
【实验结论2】猜想（2）成立．写出铁和水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．
【反思与交流】在实验探究3中，剩余固体消失是固体和盐酸反应还是固体溶解到水中？请设计一个简单实验证明将黑色粉末移入试管，然后滴入蒸馏水，固体不溶解．

Answer 1

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：【实验结论1】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”，则是氢气；
【实验探究2】（1）观察试管中剩余固体的颜色为黑色，氧化铁是红棕色粉末，所以剩余固体中不含有氧化铁；
（2）将磁铁靠近黑色粉末，发现黑色粉末全部能被磁铁吸引，氧化亚铁不能被磁铁吸引，所以剩余固体中不含有氧化亚铁；
【实验结论2】铁和水蒸气在高温的条件下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】在实验探究3中，剩余固体消失是固体和盐酸反应还是固体溶解到水中，实验过程是：将黑色粉末移入试管，然后滴入蒸馏水，固体不溶解．
故答案为：【实验结论1】氢气；
【实验探究2】（1）氧化铁；
（2）氧化亚铁；
【实验结论2】3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；
【反思与交流】将黑色粉末移入试管，然后滴入蒸馏水，固体不溶解．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．