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，并檢查裝置氣密性。

（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。

（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。觀察到的現象是__________，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	猜想Ⅲ成立

（結論反思）（1）鐵與水蒸氣發生置換反應，反應的化學方程式是_________________。

（2）加入的溶液必須足量的原因是_____________________

Answer 1

【答案】Fe2O3為紅棕色固體 仍為黑色 Fe和Fe3O4 硫酸銅溶液 3Fe+4H2OFe3O4+4H2 使鐵粉完全反應

【解析】

[實驗探究]（1）Fe2O3為紅棕色固體，Fe、FeO、Fe3O4均為黑色固體。故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：Fe2O3為紅棕色固體；

（2）由于FeO接觸到空氣會立即由黑色變為紅棕色。故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。觀察到的現象是仍為黑色，判斷黑色固體中一定沒有FeO；

[提出猜想] 由于固體中不含FeO、Fe2O3且固體為黑色，又因為猜想Ⅰ：Fe；猜想Ⅱ：Fe3O4；所以猜想Ⅲ：Fe和Fe3O4；

實驗結論是：猜想Ⅲ成立，說明黑色固體中含有Fe和Fe3O4；實驗現象為：出現紅色固體，且有黑色固體殘留，由于三種氧化物都不與硫酸銅溶液反應，說明Fe與硫酸銅溶液反應，Fe3O4有剩余。故實驗步驟為：取上述固體少許，加入足量硫酸銅溶液；

[結論反思] （1）由用燃著的木條靠近氣泡，能產生爆鳴可知，反應中有氫氣生成，由[提出猜想]的實驗部分可知，反應中生成Fe3O4。故鐵與水蒸氣發生反應的化學方程式是：3Fe+4H2OFe3O4+4H2；

（2）加入的溶液必須足量的原因是：使鐵粉完全反應。