Question

【題目】在高溫下，鐵與水蒸氣能發生反應生成一種常見鐵的氧化物和一種氣體，某學習小組的同學對此反應很感興趣，在小組集體協作下設計了如圖實驗，以探究鐵粉與水蒸氣反應后的產物，也邀請你一起來完成下列探究：
【猜想與假設】猜想一：生成的氣體可能是氫氣；猜想二：生成的氣體可能是氧氣．
【實驗探究】將生成的氣體通入C裝置．球形管里裝有堿石灰干燥劑．導管口蘸些肥皂水（或洗滌劑溶液），控制氣體流速，吹出肥皂泡．當肥皂泡吹到一定大時，輕輕擺動導管，肥皂泡脫離管口后，氣泡上升．用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲．
（1）【推斷】生成的氣體是 ．
（2）探究試管中剩余固體成分是什么？ 【查閱資料】
Ⅰ．鐵的氧化物①只有是Fe2O3紅棕色，其余FeO、Fe3O4均為黑色；
②只有Fe3O4能被磁鐵吸引．
Ⅱ．鐵的氧化物都能與鹽酸反應，但沒有氣體生成．
【初步驗證】試管中剩余固體為黑色，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
取少量黑色固體于試管中，加入足量	無氣泡產生，黑色固體是

（4）【實驗結論】鐵與水蒸氣反應的化學方程式為： ．
（5）【拓展延伸】Ⅰ．鐵、鎂混合物5.6g與足量稀硫酸反應，生成的氫氣質量不可能是（ ）
A.0.2g
B.0.3g
C.0.4g
D.0.5g
（6）Ⅱ．某同學為探究鐵合金中鐵的質量分數，先后進行了四次實驗（鐵合金中除鐵外，其余成分不與稀硫酸反應），實驗數據如表．根據該同學的實驗，試回答以下問題：

	第一次	第二次	第三次	第四次
所取合金的質量∕g	10	10	20	30
所加稀硫酸的質量∕g	100	120	80	X
生成氫氣的質量∕g	0.2	0.2	0.2	Y

表中第四次實驗中，合金里的鐵恰好與稀硫酸完全反應，則其中X=Y= ．
（7）該銅鐵合金中鐵的質量分數是多少？（寫出計算過程）

Answer 1

【答案】
（1）氫氣
（2）Fe與Fe3O4
（3）稀鹽酸；Fe3O4
（4）3Fe+4H2O Fe3O4+4H2
（5）AD
（6）240；0.6
（7）解：設鐵合金中鐵的質量分數為x．

Fe+H2SO4=FeSO4+	H2↑
56	2
30g×x	0.6g

x=56%

答：鐵合金中鐵的質量分數為56%。

【解析】解：【推斷】用燃著的木條靠近肥皂泡，有爆鳴聲，稍后有肥皂泡飄到空中．說明生成的氣體具有可燃性、密度小于空氣，再根據反應物為“鐵與水蒸氣”，所以是氫氣；【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． 【實驗探究】根據鐵與稀鹽酸反應產生氣體，進行設計實驗：

實驗操作	實驗現象及結論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	無氣泡產生，黑色固體是Fe3O4 ．

【實驗結論】根據“高溫下，鐵與水蒸氣能反應生成一種常見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；
【拓展延伸】Ⅰ．假設5.6g全部是鐵，則生成氫氣的質量=5.6g× =0.2g；假設5.6g全部是鎂，則生成氫氣的質量=5.6g× =0.47g；所以鐵粉、鋁粉的混合物5.6g與足量的稀硫酸完全反應，則反應中生成氫氣的質量范圍是0.2g＜氫氣＜0.47g；故選：AD．Ⅱ．一、二次實驗相比說明10g合金與足量硫酸反應最多生成0.2g氫氣；一、三次實驗相比說明80g稀硫酸與足量合金反應最多生成0.2g氫氣．即10g合金與80g稀硫酸恰好完全反應生成0.2g氫氣．
，解得X=240g；
，解得Y=0.6g．（7）設鐵合金中鐵的質量分數為x．

Fe+H2SO4=FeSO4+	H2↑
56	2
30g×x	0.6g

x=56%
答：①X 240g，Y 0.6；
②鐵合金中鐵的質量分數為56%．
所以答案是：
【推斷】氫氣；
【猜想與假設】猜想二：Fe與Fe3O4；
【實驗探究】

實驗操作	實驗現象及結論
取少量黑色固體于試管中，加入足量的稀鹽酸	無氣泡產生，黑色固體是Fe3O4 ．

【實驗結論】3Fe+4H2O Fe3O4+4H2；
【拓展延伸】Ⅰ．AD．Ⅱ．①X 240，Y 0.6；②鐵合金中鐵的質量分數為56%．
【考點精析】關于本題考查的書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式和根據化學反應方程式的計算，需要了解注意：a、配平 b、條件 c、箭號；各物質間質量比=系數×相對分子質量之比才能得出正確答案．