Question

【题目】在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体。某兴趣小组用以下装置进行研究：

【查阅资料】I . 碎瓷片能防爆沸，碱石灰能作干燥剂。II. 氢气的化学性质与一氧化碳相似。

III. 铁的氧化物中，只有Fe2O3是红棕色，其余均为黑色，只有Fe3O4能被磁铁吸引。

【推断】(1)观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体是____________。

(2)探究B装置中剩余固体成分是什么？

【初步探究】B装置中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引

【猜想与假设】

猜想一：剩余固体是Fe和Fe3O4 猜想二：剩余固体是___________。

【实验探究】

实验操作	实验现象	结论
取样，加入______(填试剂)	_________	猜想一正确

【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为_______，该反应为_________(填基本反应类型)。

【含量测定】取B装置中剩余黑色固体5g，与足量的CO反应后，所得固体质量为4.36 g，则原剩余黑色固体中Fe3O4的质量分数为___________。

Answer 1

【答案】 H2 Fe3O4 加稀盐酸 有气泡产生 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 置换反应 46.4%

【解析】【推断】观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体具有还原性，再根据反应物为“铁与水蒸气”，所以该气体是氢气；【猜想与假设】能被磁铁吸引的只有Fe与Fe3O4，则猜想一Fe3O4；又不可能只有Fe没有其他反应产物，猜想二是Fe与Fe3O4；验证猜想一与猜想二，关键是否含有Fe；【实验探究】根据铁与稀盐酸反应产生气体，进行设计实验：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，则猜想一正确；若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想二正确，故填：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，则猜想一正确．若固体全部溶解，有气泡冒出，则猜想二正确；【实验结论】根据“在高温下，铁与水蒸气能发生反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体”和猜想，所以铁和水蒸气反应会生成四氧化三铁和氢气，化学方程式为：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；此反应属于置换反应；【含量测定】设黑色固体中四氧化三铁的质量为x，则

Fe3O4-----3Fe 质量减少

232 168 64

x 5g-4.36g=0.64g

x=2.32g

原剩余黑色固体中Fe3O4的质量分数为: = 46.4%。