5．
小明记得在学习金属活动性顺序的应用时，老师曾说过一般不会用K、Ca、Na等活泼金属和盐溶液进行置换反应，因为这些金属能直接和水发生反应生成对应的碱和氢气．小明查阅资料如下：
【资料卡片】：
（1）Na和冷水剧烈反应，2Na+2H
2O═2NaOH+H
2↑；
（2）镁和冷水反应缓慢，和沸水反应剧烈，Mg+2H
2O═Mg（OH）
2+H
2↑；
（3）Al和沸水反应非常缓慢，2Al+6H
2O═2Al（OH）
3+3H
2↑；
Ⅰ、从上述资料中，你能得出金属和水反应的条件和产物有何不同和相似之处？
（1）相同点：都生成碱和氢气；
（2）不同点：反应的剧烈程度不同．
Ⅱ、小明对此非常好奇，在老师的帮助下，查阅了相关资料并做了铁粉在高温条件下和水蒸气的反应，装置如下图所示：
【资料卡片】：
A、铁的氧化物的热稳定性顺序是FeO（黑色）＞Fe
3O
4＞Fe
2O
3，且Fe
3O
4有磁性；
B、Fe
2O
3分解温度在1400℃以上，Fe
3O
4分解温度在1538℃以上；
C、Fe（OH）
2是一种白色固体，在空气很快变成灰绿色，最终变为红褐色．
实验进行2分钟后，用燃着的木条点燃肥皂泡，可以观察到一团火焰．同时发现玻璃管内灰黑色物质先红热，最终变成黑色晶体，整个实验持续10分钟左右．
（1）你认为该反应为什么要在高温下才能进行？保证了四氧化三铁、氧化铁的分解；
（2）火焰的产生，说明该反应生成了氢气，在点燃该气体前，一定要检验纯度；
（3）实验结束后，所进行的实验操作应该是先撤导管，后熄灭酒精灯．这样做的目的是防止水槽中水倒流，炸裂试管．
Ⅲ、通过Ⅱ中的实验现象，大家对反应后玻璃管中残留的黑色物质的成分猜想如下：
1：Fe（OH）
3；2：Fe（OH）
2；3：FeO；4：Fe
2O
3；5：Fe
3O
4；6：Fe．（可多填）
甲同学认为：猜想1、2、4明显错误，理由是氢氧化铁、氢氧化亚铁、氧化铁热稳定性差；
对于其他猜想，同学们又做了如下实验：
| 实验方案 | 实验现象 |
| 甲 | 将磁铁靠近黑色粉末 | 黑色粉末可被磁铁全部吸引 |
| 乙 | 取少量黑色粉末加入稀盐酸中 | 有气泡 |
甲同学根据实验现象，认为此黑色物质是Fe
3O
4，但对于他的结论，乙同学认为不妥，他的理由是铁也能被磁铁吸引；
根据甲、乙两同学的实验，还可以排除猜想3、5，理由是氧化亚铁、四氧化三铁不会与稀盐酸反应生成气体；
为进一步确认此黑色物质，同学们再次进行了实验：
| 实验方案 | 实验现象 | 结论或化学方程式 |
| 1、取实验后的黑色粉末，加入足量的A溶液，搅拌使反应充分． | 黑色物质表面有红色物质，溶液颜色出现较浅的绿色，烧杯底部仍有较多黑色物质 | Fe+CuSO4=FeSO4+Cu |
| 2、过滤、洗涤、干燥，再用磁铁吸引 | 黑色物质可被磁铁全部吸引，留下红色固体 | 被磁铁吸引的物质是铁 |
结合资料综合分析，回答下列问题：
（1）玻璃管中残留的黑色物质应为碳，铁粉和水蒸气在高温下反应的化学方程式为：3Fe+4H
2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe
3O
4+4H
2，属于置换反应；
（2）实验1中的A溶液为硫酸铜溶液，加A溶液的目的是验证黑色物质中含有铁．
Ⅳ、丙同学用定量的方法确定实验后玻璃管中黑色物质的组成．方案如下：
将5.6gFe粉和足量的H
2O（气）充分反应后，得到7.2g黑色固体，再将此黑色固体加入150g足量稀盐酸中继续反应，充分反应后，称得烧杯内溶液质量为157.15g．请根据上述数据计算出7.2g黑色物质的组成，确证上述探究结论．（写出计算过程）
Ⅴ、反思评价：
（1）该氧化物又可以经过此反应的逆反应生成颗粒很细的铁粉．这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或加热时会燃烧，所以俗称“引火铁”．写出此反应的化学方程式：
Fe
3O
4+4H
2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4H
2O；
（2）砖窑用粘土烧制青砖（颜色发黑的砖）时，窑内温度可达1150℃，Fe
2O
3和H
2反应生成FeO，写出该反应的化学方程式Fe
2O
3+H
2$\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$2FeO+H
2O．
轻松暑假总复习系列答案
