Question

【題目】在高溫下，鐵與水蒸氣能發(fā)生反應(yīng)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(yīng)一段時間后剩余固體物質(zhì)的成分、性質(zhì)及再利用．

（1）【推斷】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？

【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(shè)】

猜想一：剩余固體是Fe3O4

猜想二：剩余固體是

【實(shí)驗(yàn)探究】

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為

（3）【成分再利用】若將B裝置中剩余的黑色固體ag，經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)化，全部變?yōu)榧t棕色固體Fe2O3（假設(shè)轉(zhuǎn)化過程中鐵元素?zé)o損耗），增加的質(zhì)量為x，則x的取值范圍為 ．

Answer 1

【答案】（1）氫氣

【猜想與假設(shè)】Fe和Fe3O4的化合物

【實(shí)驗(yàn)探究】取少量黑色固體，加入足量稀鹽酸 無氣泡產(chǎn)生，黑色固體是Fe3O4

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】3Fe+ 4H2O高溫Fe3O4+ 4H2

（3）0.03a≤x＜0.43a

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)D中黑色固體變紅，說明氣體B具有還原性，結(jié)合質(zhì)量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)前后，元素的種類不變，故可判斷B中生成的氣體是氫氣

【猜想與假設(shè)】根據(jù)資料以及初步探究的現(xiàn)象，故猜想二：剩余固體是Fe和Fe3O4的化合物

【實(shí)驗(yàn)探究】根據(jù)金屬單質(zhì)鐵的化學(xué)性質(zhì)：能與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，故實(shí)驗(yàn)操作步驟：取少量黑色固體，加入足量稀鹽酸；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)論：無氣泡產(chǎn)生，黑色固體是Fe3O4

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為:3Fe+4H2O高溫Fe3O4+4H2

（3）采用極值的處理方法，1、假設(shè)黑色固體全部為單質(zhì)鐵，設(shè)變?yōu)榧t棕色固體Fe2O3為b，則可列式為：a=b×112/180×100%，可計(jì)算出b=1.43a，故增加的質(zhì)量為x=1.43a-a=0.43a；2、假設(shè)黑色固體全部為Fe3O4，同樣設(shè)變?yōu)榧t棕色固體Fe2O3為b，則可列式為：a×168/232×100%=b×112/180×100%，可計(jì)算出b=1.03a，故增加的質(zhì)量為x=1.03a-a=0.03a；故x的取值范圍為：0.03a≤x＜0.43a