Question

【題目】在高溫下，鐵與水蒸氣能發生反應生成一種常見的鐵的氧化物和一種氣體．某興趣小組請你參與研究：鐵與水蒸氣反應一段時間后剩余固體物質的成分、性質及再利用．

（1）【推斷】①觀察到D中黑色固體變紅，則B中生成的氣體是
②探究B裝置中剩余固體成分是什么？
（2）【查閱資料】1．碎瓦片能防爆沸，堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物2．鐵的氧化物中，只有Fe2O3是紅棕色，其余均為黑色，只有Fe3O4能被磁鐵吸引．
【初步探究】B裝置中剩余固體為黑色，能全部被磁鐵吸引
【猜想與假設】
猜想一：剩余固體是Fe3O4
猜想二：剩余固體是
（3）【實驗探究】

實驗操作	實驗現象及結論

（4）【實驗結論】鐵與水蒸氣反應的化學方程式為
（5）【成分再利用】若將B裝置中剩余的黑色固體ag，經過一系列轉化，全部變為紅棕色固體Fe2O3（假設轉化過程中鐵元素無損耗），增加的質量為x，則x的取值范圍為 ．

Answer 1

【答案】
（1）氫氣
（2）Fe與Fe3O4
（3）取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸；若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想一正確．若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想二正確
（4）3Fe+4H2O Fe3O4+4H2
（5）0.03a≤x＜0.43a
【解析】解：（1）觀察到D中黑色固體變紅，則B中生成的氣體具有還原性，再根據反應物為“鐵與水蒸氣”，所以該氣體是氫氣，故填：氫氣；（2）【猜想與假設】能被磁鐵吸引的只有Fe與Fe3O4 ， 則猜想一Fe3O4；又不可能只有Fe沒有其他反應產物，猜想二是Fe與Fe3O4；驗證猜想一與猜想二，關鍵是否含有Fe，故填：Fe與Fe3O4 ．
【實驗探究】根據鐵與稀鹽酸反應產生氣體，進行設計實驗：取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸，若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想一正確．若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想二正確，故填：取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸；若固體全部溶解，沒有氣泡冒出，則猜想一正確．若固體全部溶解，有氣泡冒出，則猜想二正確．
【實驗結論】根據“在高溫下，鐵與水蒸氣能發生反應生成一種常見的鐵的氧化物和一種氣體”和猜想，所以鐵和水蒸氣反應會生成四氧化三鐵和氫氣，化學方程式為：3Fe+4H2O Fe3O4+4H2；故填：3Fe+4H2O Fe3O4+4H2 ．
3）假設黑色固體全是鐵，則
3Fe﹣﹣﹣﹣﹣Fe2O3 質量增加
112 160 48
ag x
則x=0.43a
假設黑色固體全部是四氧化三鐵，則
2Fe3O4﹣﹣﹣﹣﹣﹣3Fe2O3 質量增加
464 480 16
ag x
則x=0.03a，
根據猜想，所以x的取值范圍為0.03a≤x＜0.43a
所以答案是：0.03a≤x＜0.43a
【考點精析】利用書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式對題目進行判斷即可得到答案，需要熟知注意：a、配平 b、條件 c、箭號．