Question

【題目】如下圖（夾持儀器已略），某興趣小組在老師指導下，探究鐵與水蒸氣的反應，請回答。

【實驗初探】

（1）連接裝置，并___________。

（2）裝好藥品。

（3）加熱一段時間后，吹泡器連續吹出氣泡，且氣泡向上飛起，用燃著的木條靠近氣泡，能產生爆鳴。

該氣體燃燒的化學方程式為________。

【查閱資料】鐵有三種氧化物（FeO、Fe2O3、Fe3O4）。

①它們都不溶于水，其中鐵粉、Fe3O4能被磁鐵吸引；②FeO接觸到空氣會立即由黑色變為紅棕色；③三種氧化物都不與硫酸銅溶液反應，但能與酸反應生成可溶性物質。

【實驗探究】實驗小組同學對反應后的剩余固體進行探究。

（1）小梅發現固體為黑色，由此判斷:固體中肯定不存在Fe2O3 ,理由是_______。

（2）小宇發現固體均能被磁鐵吸引，大家倒出玻璃管中黑色固體，平鋪于白紙上。觀察現象是__________，判斷黑色固體中一定沒有FeO。

討論：鐵與水蒸氣反應生成的固體是“鐵的一種氧化物”，玻璃管內的黑色固體中還可能含有“過量的鐵”。

【提出猜想】玻璃管中黑色固體成分有什么?

猜想Ⅰ：Fe； 猜想Ⅱ：Fe3O4； 猜想Ⅲ：______________

實驗步驟	實驗現象	實驗結論
取上述固體少許，加入足量 _________________	出現紅色固體，且有黑色固體殘留	黑色固體中一定含有 ________________

【結論反思】（1）鐵與水蒸氣發生置換反應，反應的方程式是________________。

（2）出現紅色固體的化學方程式是_______，加入的溶液必須足量的原因是______________。

Answer 1

【答案】 檢查裝置氣密性 2H2+O2 2H2O Fe2O3為紅棕色（合理即可） 仍為黑色或不變紅色（合理即可） Fe和Fe3O4 取上述固體少許，加入足量 CuSO4 溶液 黑色固體中一定含有 Fe和Fe3O4 3Fe+4H2O Fe3O4+4H2 Fe+CuSO4===FeSO4+Cu 使鐵粉完全反應（或全部反應）

【解析】【實驗初探】（1）連接裝置，并檢查裝置的氣密性。（3）氣泡向上飛起，說明氣體的密度比空氣小，據質量守恒定律可知反應前后元素種類不變，可推知生成的氣體是氫氣，氫氣燃燒的化學方程式為2H2+O2 2H2O；【實驗探究】（1）發現固體為黑色，由此判斷:固體中肯定不存在Fe2O3 ,理由是氧化鐵是紅棕色固體。（2）由題中信息可知FeO接觸到空氣會立即由黑色變為紅棕色；倒出玻璃管中黑色固體，平鋪于白紙上。觀察現象是不變紅色，判斷黑色固體中一定沒有FeO。 猜想Ⅲ：Fe和Fe3O4；取上述固體少許，加入足量

CuSO4 溶液出現紅色固體，說明固體中有鐵，因鐵和硫酸銅溶液反應生成硫酸亞鐵和銅，銅是紅色固體；有黑色固體殘留，說明固體縱還有四氧化三鐵；黑色固體中一定含有Fe和Fe3O4；【結論反思】（1）置換反應是一種化合物和一種單質生成另一種化合物和另一種單質；鐵與水蒸氣發生置換反應，反應的方程式是3Fe+4H2O Fe3O4+4H2。（2）出現紅色固體的化學方程式是Fe+CuSO4===FeSO4+Cu，加入的溶液必須足量的原因是使鐵粉完全反應。