题目内容

9.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提供水蒸气.
(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
【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Fe3O4.
【实验探究】取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸,固体全部溶解,有气泡冒出,证实猜想一是正确的.产生气泡的原因用化学方程式表示Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(气)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2.
【反思与交流】该试管中剩余固体不可能是Fe2O3,理由是Fe2O3是红棕色粉末.

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)试管尾部放一团湿棉花的目的是提供水蒸气.
故填:提供水蒸气.
(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;
稍后有肥皂泡飘到空中.说明生成的气体的密度比空气小,由于反应前后元素种类不变,生成的气体是氢气.
故填:氢气.
(3)【猜想与假设】猜想一:剩余固体是Fe与Fe3O4;猜想二:剩余固体是Fe3O4;故填:Fe3O4;
【实验探究】
【实验结论】铁和与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,化学方程式为:Fe+2HCl═FeCl2+H2↑;故填:Fe+2HCl═FeCl2+H2↑;
水蒸气反应的化学方程式为:3Fe+4H2O(气)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2.
故填:3Fe+4H2O(气)$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2.
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe2O3,理由是 Fe2O3红棕色粉末且不能被磁铁吸引.
故填:Fe2O3是红棕色粉末(或不能被磁铁吸引).

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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4.南南同学看到“好想你”红枣袋中装有一袋防腐剂,品名为“504双吸剂”,其标签如图1所示.南南和北北对这包久置的“504双吸剂”固体样品很好奇,设计如下实验进行探究.
【提出问题】久置固体的成分是什么?
【查阅资料】铁与氯化铁溶液在常温下发生反应生成氯化亚铁.
【作出猜想】久置固体中可能含有Fe、Fe2O3、CaO、Ca(OH)2和CaCO3.
【实验探究】
南南同学的方案:
实验操作实验现象实验结论
取少量固体放于试管中,滴加足量的稀盐酸.固体逐渐消失,有无色气体产生,得到浅绿色溶液.固体中一定含有Fe,
一定不含Fe2O3.
北北同学认为南南同学的实验并不能得出一定不含Fe2O3的结论,理由是氧化铁和盐酸反应生成氯化铁,铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,溶液也是浅绿色,并设计如图2实验方案继续验证.

(1)步骤①样品用磁铁吸引前需经过研碎,其中研碎的目的是增大接触面积,使反应充分.
(2)步骤②中固体溶解时放出大量热,由此可以判断固体中一定含有CaO.写出该过程中的化学方程式CaO+H2O=Ca(OH)2.
(3)步骤③中反应的化学方程式是Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH.
北北同学对滤渣B又进行探究.
实验操作实验现象实验结论
①取滤渣B于试管中,加入适量稀盐酸
②生成的气体通入澄清石灰水
①固体减少,有气泡冒出,溶液变为黄色
②该溶液变浑浊.
固体中一定含有CaCO3
和Fe2O3.
【实验结论】综合上述实验及所给数据,该久置固体中一定含有的物质是Fe、Fe2O3、CaO、CaCO3.
【实验拓展】为增强双吸剂的吸收效果,常在双吸剂中加入一定量的NaCl,NaCl的作用可能是加快双吸剂中铁粉吸收O2的速率.

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