Question

18．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，写出该反应的化学方程式2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O．
（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
与盐酸反应的产物	FeCl2+H2O	FeCl3+H2O	FeCl2+FeCl3+H2O

实验发现为黑色固体，它不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃是红色的．
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是FeO或FeO和铁粉；猜想二：剩余固体是Fe₃O₄或Fe₃O₄和铁粉．
【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引
【实验探究】

实验操作	实验现象及结论
取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸．	若固体全部溶解，没有气泡冒出，剩余固体是Fe3O4． 若固体全部溶解，有气泡冒出，剩余固体是铁粉和四氧化三铁的混合物．

【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂．

Answer 1

分析 实验探究题是近几年中考的热点之一，它包括实验方法和过程的探究，实验结论和实验规律的探究等．本题通过实验资料和实验分析，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，因为氢气具有可燃性，氢气和氧气在点燃的条件下生成水，配平即可；实验发现为黑色固体，它不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃是红色的；实验发现为黑色固体，铁粉、氧化亚铁、四氧化三铁都是黑色的，因此猜想一：剩余固体是FeO或FeO和铁粉；猜想二：剩余固体是Fe₃O₄或Fe₃O₄和铁粉；初步试验：试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引，说明没有氧化亚铁；取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸，若固体全部溶解，没有气泡冒出，剩余固体是四氧化三铁；若固体全部溶解，有气泡冒出，剩余固体是铁粉和四氧化三铁的混合物；因此铁和水蒸气在高温的条件下生成四氧化三铁和氢气，配平即可．

解答 解：（2）本题通过实验资料和实验分析，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，因为氢气具有可燃性，氢气和氧气在点燃的条件下生成水，配平即可；故答案为：氢气；2H₂+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H₂O；
（3）【查阅资料】实验发现为黑色固体，它不可能是Fe₂O₃，理由是Fe₂O₃是红色的；故答案为：Fe₂O₃是红色的；
【猜想与假设】故实验发现为黑色固体，铁粉、氧化亚铁、四氧化三铁都是黑色的，因此猜想一：剩余固体是FeO或FeO和铁粉；猜想二：剩余固体是Fe₃O₄或Fe₃O₄和铁粉；答案为：FeO或FeO和铁粉；Fe₃O₄或Fe₃O₄和铁粉；
【实验探究】取少量黑色固体于试管中，加入足量的稀盐酸，若固体全部溶解，没有气泡冒出，剩余固体是四氧化三铁；若固体全部溶解，有气泡冒出，剩余固体是铁粉和四氧化三铁的混合物；故答案为：稀盐酸；Fe₃O₄；铁粉和四氧化三铁的混合物；
【实验结论】铁和水蒸气在高温的条件下生成四氧化三铁和氢气，配平即可，故答案为：3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂；

点评 本考点既考查了实验步骤的设计，又考查了化学方程式的书写，还对实验进行了评价，综合性比较强．实验探究题是近几年中考的热点之一，它包括实验方法和过程的探究，实验结论和实验规律的探究等．本题通过实验资料和实验分析，得到了正确的结论，属于结论性探究．同学们要具体分析，综合掌握．