Question

【题目】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）①在FeO、Fe2O3、Fe3O4中，Fe2O3是红棕色，其余都是黑色；FeO在空气中会很快被氧化成Fe2O3；只有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只有FeO；②只有Fe3O4；③_____。

（进行实验）（1）按下图装好药品（铁粉过量），连好仪器（装入药品前已检查装置的气密性）。

（2）轻推注射器活塞通入二氧化碳，估计玻璃管里空气_____，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：

	检验操作及现象	检验结果
a	黑色粉末暴露在空气中不变色	黑色粉末中一定没有_____
b	用磁铁靠近，黑色粉末能完全被吸引。	黑色粉末中一定含有铁和_____
c	取少量的黑色粉末装入试管，滴加足量的_____溶液，出现红色固体，充分反应后仍残留少许黑色粉末。	确认猜想_____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_____。

（反思评价）（1）实验结束，向V形管中的液体里滴入石蕊试液，变为_____色。接下来，再微热V形管中的液体，发生反应的化学方程式是_____。

（2）本实验中的保护气，既能用二氧化碳气体，也能用_____。

Answer 1

【答案】FeO和Fe3O4 排完 FeO CuSO4 Fe3O4 ② Fe＋4Fe2O33Fe3O4 红 H2CO3 H2O＋CO2↑ 氮气（或氦气或稀有气体）

【解析】

{猜想与假设}铁与氧化铁反应生成铁的氧化物，铁的氧化物除氧化铁外，还有氧化亚铁和四氧化三铁，故猜想③FeO和Fe3O4。

{进行实验}（2）为避免空气中的氧气与铁反应对实验产生干扰，实验开始先向玻璃管中通过注射器活塞通入二氧化碳排除空气，估计玻璃管里空气排尽，停止通入二氧化碳，故填排尽。

（4）a FeO是黑色粉末，FeO在空气中会很快被氧化成Fe2O3，实验后黑色粉末暴露在空气中不变色，说明生成的黑色粉末中一定没有FeO，故填FeO；

b 在FeO、Fe2O3、Fe3O4中，只有Fe3O4有磁性，用磁铁靠近，黑色粉末能完全被吸引，说明生成的黑色粉末中一定含有Fe和Fe3O4，故填Fe3O4；

c 铁的化学性质比较活泼，能与CuSO4溶液反应生成红色固体铜，实验中生成红色固体，则滴加的足量溶液为硫酸铜溶液，故填CuSO4；

通过以上实验可以说明，铁与氧化铁反应后生成的新物质为四氧化三铁，进而说明猜想②正确，故填②。

{探究结论}由上述实验可知，铁与氧化铁在高温的条件下反应生成四氧化三铁，故反应的化学方程式写为：Fe＋4Fe2O33Fe3O4。

{反思评价}（1）实验开始时通入的二氧化碳能与蒸馏水反应生成碳酸，碳酸溶液显酸性，能够使石蕊试液变红，故填红；

微热V形管中的液体，液体中的碳酸受热分解生成水和二氧化碳，故反应的化学方程式写为：H2CO3H2O＋CO2↑。

（2）本实验中的保护气，既能用二氧化碳气体，也可以用其他的一些化学性质比较稳定的气体，如氮气、氦气或稀有气体，故填氮气（或氦气或稀有气体）。