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【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。某兴趣小组进行如下探究。

(1)探究气体的成分。

【查阅资料】碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物;硫酸铜是白色,易吸水。

【推断与探究】小明根据化学知识推断生成的气体时氢气,为了使同学们信服,他按ABCEDE的

顺序连接好实验仪器进行试验验证,他在装置D、装置D右边的装置E中观察到的现象分别是_________________、_________________。在装置C、D之间的装置E的作用是______________________。

装置A中的碎瓷片的作用是______________________。

(2)探究B装置中剩余固体成分。

【查阅资料】

①四氧化三铁能与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水。

②氯化铁能与铁反应生成氯化亚铁。

③氧化亚铁和氧化铁不能被磁铁吸引,铁和四氧化三铁能被磁铁吸引。

【初步探究】装置中剩余固体全部是黑色的,并且都能被磁铁吸引。

【猜想与假设】

猜想1:固体成分是四氧化三铁;

猜想2:______________________

【探究与结论】小华取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸,她认为若固体全部溶解,没有气泡冒出,则猜想1正确;若固体全部溶解,有气泡冒出,则猜想2正确。

铁与水蒸气反应的化学方程式为_________________________。

【反思与拓展】①小张根据查阅资料所得的信息分析得出:“小华取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸,她认为若固体全部溶解,没有气泡冒出,就认为剩余固体是四氧化三铁”的结论是错误的。他的理由是________________。

②若将若将B装置中剩余的黑色固体20.3g,经过一系列转化,全部变为氧化铁(设转化过程中铁元素无损耗),增加的质量为x,则x的取值范围为___________________。

【答案】 D中黑色固体逐渐变为紫红色 E中白色固体逐渐变为蓝色 验证水蒸气是否被除尽 防止爆沸 固体成分是铁和四氧化三铁的混合物 四氧化三铁能与盐酸反应生成氯化铁,如果铁粉量较少,氯化铁会把铁粉反应掉,生成氯化亚铁,没有气泡生成 0.7g≤x<8.7g

【解析】根据所学知识和题中信息知,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。(1)探究气体的成分。【查阅资料】碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物;硫酸铜是白色,易吸水。【推断与探究】按ABCEDE的顺序连接好实验仪器进行试验验证,在装置D、装置D右边的装置E中观察到的现象分别是. D中黑色固体逐渐变为紫红色。 E中白色固体逐渐变为蓝色。 在装置C、D之间的装置E的作用是验证水蒸气是否被除尽。装置A中的碎瓷片的作用是防止爆沸 。(2)探究B装置中剩余固体成分。【查阅资料】①四氧化三铁能与盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁和水。

②氯化铁能与铁反应生成氯化亚铁。③氧化亚铁和氧化铁不能被磁铁吸引,铁和四氧化三铁能被磁铁吸引。【初步探究】装置中剩余固体全部是黑色的,并且都能被磁铁吸引。【猜想与假设】猜想1:固体成分是四氧化三铁;猜想2:固体成分是铁和四氧化三铁的混合物。【探究与结论】小华取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸,她认为若固体全部溶解,没有气泡冒出,则猜想1正确;若固体全部溶解,有气泡冒出,则猜想2正确。

铁与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O Fe3O4+4H2↑。【反思与拓展】①小张根据查阅资料所得的信息分析得出:“小华取少量黑色固体于试管中,加入足量的稀盐酸,她认为若固体全部溶解,没有气泡冒出,就认为剩余固体是四氧化三铁”的结论是错误的。他的理由是四氧化三铁能与盐酸反应生成氯化铁,如果铁粉量较少,氯化铁会把铁粉反应掉,生成氯化亚铁,没有气泡生成。②若将若将B装置中剩余的黑色固体20.3g,经过一系列转化,全部变为氧化铁(设转化过程中铁元素无损耗),增加的质量为x,则x的取值范围为∶0.7g≤x<8.7g。

点睛∶本题主要考查探究物质的成分。

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