Question

【题目】化学是一门以实验为基础的科学。请结合图示回答以下问题：

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_________。

（2）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____。

（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	FeO	Fe2O3	Fe3O4
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________。

（实验探究）

实验操作	实验现象	实验结论
取少量样品于试管中，加入足量稀盐酸，观察现象	___________	猜想二正确

（实验结论）铁和水蒸气反应的化学方程式为__________。

（反思与交流）该黑色固体不可能是Fe2O3，理由是__________。

Answer 1

【答案】提供水蒸气 氢气 Fe3O4 无气泡产生 3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑ 氧化铁不能被磁铁吸引（或氧化铁为红棕色粉末）

【解析】

（1）试管尾部放一团湿棉花的目的是提供水蒸气。

（2）反应中有肥皂泡飘到空中，说明气体密度比空气小，用燃着的木条靠近肥皂泡，有听到爆鸣声，说明气体具有可燃性，说明生成的气体是氢气。

（3）猜想与假设：

因为试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。根据资料FeO、Fe3O4为黑色。所以猜想一：铁有部分剩余，剩余固体是Fe与Fe3O4；猜想二：铁全部反应完全，剩余固体是Fe3O4。

实验探究：

实验操作：取少量剩余固体于试管中，加入足量稀盐酸；

实验现象及结论：铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，四氧化三铁和稀盐酸反应生成氯化铁和氯化亚铁和水；如果固体全部溶解，产生气泡，说明剩余固体是铁和四氧化三铁，猜想一成立；如果剩余固体全部溶解，不产生气泡，说明剩余固体是四氧化三铁，猜想二成立。

实验结论：

铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑。

反思与交流：

该黑色固体不能是Fe2O3，理由是Fe2O3是红棕色粉末且不能被磁铁吸引。