Question

8．同学们知道铁的化学性质比较活泼，能与氧气、酸、CuSO₄溶液等多种物质发生化学反应．化学兴趣小组在课外资料中发现，铁和Fe₂O₃竟然也能发生化学反应．
【提出问题】
铁和Fe₂O₃反应的产物是什么？
【查阅资料】
①FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄中，Fe₂O₃是红棕色，其余是黑色；FeO在空气中会很快被氧化成Fe₂O₃；Fe₃O₄有磁性．②二氧化碳可用作该反应的保护气．③铁的氧化物都能与酸溶液反应．
【猜想与假设】
根据质量守恒定律，请你猜想铁和Fe₂O₃反应的产物：
①有FeO；②只有Fe₃O₄；③FeO和Fe₃O₄．
【进行实验】
（1）按如图装好药品（铁粉过量），连好仪器（装入药品前已检查装里的气密性）．
（2）轻推注射器活塞通入二氧化碳，估计玻璃管里空气排完，停止通入二氧化碳．
（3）点燃酒精喷灯加热药品，等到固体粉末全部变黑，再熄灭酒精喷灯．
（4）当长柄V形玻璃管冷却至室温时，检验黑色粉末成分．检验过程如下（请填写表格中的空白）：

	实验操作及现象	检验结果
a	黑色粉末暴露在空气中不变色，用磁铁靠近，黑色粉末未能完全被吸引	黑色粉末中一定没有 FeO
b	取少量的黑色粉末装入试管，滴加足量的CuSO4溶液，出现红色固体，充分反应后残留少许黑色粉末	黑色粉末中一定含有铁和 Fe3O4 ；猜想② 正确．

【探究结论】
铁和Fe₂O₃能发生化合反应，有关的化学方程式是Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe₃O₄．
【反思评价】
（1）实验结束，微热V形管中的液体，发生反应的化学方程式是H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑．
（2）本实验中的保护气，既能用二氧化碳气体，也能用氮气．

Answer 1

分析 【猜想与假设】根据题干信息进行分析；
【进行实验】该实验应该在无氧环境中进行，根据实验现象和分析结论；
【探究结论】根据题干信息以及化学方程式的书写方法来分析；
【反思评价】（1）二氧化碳与水反应生成了碳酸，碳酸不稳定，加热易分解；
（2）选择化学性质稳定的气体即可．

解答 解：【猜想与假设】根据质量守恒定律，铁和Fe₂O₃反应的产物还有可能是氧化亚铁与四氧化三铁的混合物；故填：FeO和Fe₃O₄；
【进行实验】（2）注射器中的二氧化碳是为了将玻璃管内的空气完全排净；故填：排净；
（4）黑色粉末暴露在空气中不变色，说明一定没有氧化亚铁；铁能置换出硫酸铜的铜，铜是红色的，因为黑色粉末部分能被磁铁吸引，则含有四氧化三铁；
故答案为：

	实验操作及现象	检验结果
a	黑色粉末暴露在空气中不变色，用磁铁靠近，黑色粉末未能完全被吸引	黑色粉末中一定没有 FeO
b	取少量的黑色粉末装入试管，滴加足量的 CuSO4溶液，出现红色固体，充分反应后残留少许黑色粉末	黑色粉末中一定含有铁和 Fe3O4；猜想 ②正确．

【探究结论】根据信息可知，铁与三氧化二铁在高温的条件下反应生成四氧化三铁；故填：Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe₃O₄；
【反思与评价】（1）二氧化碳与水反应生成了碳酸，滴加紫色的石蕊试液变红，碳酸在加热的条件下分解为二氧化碳和水；故填：红；H₂CO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO₂↑；
（2）氮气和稀有气体的化学性质都很稳定，可以代替二氧化碳气体；故填：氮气（或氦气或稀有气体）．

点评 化学实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据，掌握物质的性质和相互之间的反应关系，有助于提高观察实验、进行实验的能力．所以，对化学实验不仅要认真观察，还应掌握设计实验、观察实验现象的方法．