Question

16．同學(xué)們知道鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，能與多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．化學(xué)興趣小組的同學(xué)在課外資料中發(fā)現(xiàn)，鐵和氧化鐵竟然也能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)．
【提出問題】鐵和氧化鐵反應(yīng)的產(chǎn)物是什么？
【查閱資料】鐵的氧化物有氧化鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵．其中，只有氧化鐵是紅棕色，其余皆是黑色；只有氧化亞鐵在空氣中會(huì)很快被氧化成氧化鐵；只有四氧化三鐵有磁性．另外，二氧化碳不與鐵反應(yīng)，也不與鐵的氧化物反應(yīng)．
【猜想與假設(shè)】根據(jù)質(zhì)量守恒定律，請(qǐng)你猜想該反應(yīng)的產(chǎn)物：
①只有氧化亞鐵；     ②只有四氧化三鐵；    ③氧化亞鐵和四氧化三鐵
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（1）按如圖連接好儀器，檢查裝置的氣密性．
（2）將足量的鐵粉與適量的氧化鐵粉末混合，裝入玻璃管．輕輕打開旋塞，通入干燥、純凈的二氧化碳．過一會(huì)兒后，關(guān)閉旋塞．
（3）點(diǎn)燃酒精噴燈加熱藥品2～3min，粉末全部變黑；此時(shí)先將彈簧夾夾在橡皮管上，再停止加熱；等到玻璃管冷卻至室溫，倒出黑色粉末，然后檢驗(yàn)．
（4）檢驗(yàn)黑色粉末的操作如下，請(qǐng)你完成其中的空白：

序號(hào)	操作及現(xiàn)象	結(jié)論
a	黑色粉末暴露在空氣中不變色，用磁鐵 靠近，能完全被吸引	黑色粉末中一定沒有氧化亞鐵 猜想①③錯(cuò)誤
b	取少量的黑色粉末裝入試管，滴加足量 硫酸銅溶液，出現(xiàn)紅色固體，充分反 應(yīng)后仍殘留黑色固體	黑色粉末中一定含有鐵和四氧化三鐵 猜想②正確

【探究結(jié)論】鐵和氧化鐵會(huì)發(fā)生化合反應(yīng)，有關(guān)的化學(xué)方程式是Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Fe₃O₄．
【反思與評(píng)價(jià)】
（1）在實(shí)驗(yàn)操作第（2）步，通入CO₂的目的是排出玻璃管中的空氣，防止高溫時(shí)鐵被空氣中的氧氣氧化．
（2）在實(shí)驗(yàn)操作第（3）步，為什么要先夾上彈簧夾后再停止加熱．防止試管中的水倒流入玻璃管．
（3）實(shí)驗(yàn)中盛水的試管里發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+H₂O═H₂CO₃．

Answer 1

分析 【猜想與假設(shè)】
根據(jù)質(zhì)量守恒定律，該反應(yīng)的產(chǎn)物可能只有氧化亞鐵；可能只有四氧化三鐵； 可能是氧化亞鐵和四氧化三鐵；
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
鐵能和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅；
【探究結(jié)論】
鐵和氧化鐵會(huì)發(fā)生化合反應(yīng)生成四氧化三鐵；
【反思與評(píng)價(jià)】
高溫條件下，鐵能和空氣中的氧氣反應(yīng)；
不同的實(shí)驗(yàn)裝置，功能不同；
二氧化碳和水反應(yīng)生成碳酸．

解答 解：【猜想與假設(shè)】
根據(jù)質(zhì)量守恒定律，該反應(yīng)的產(chǎn)物可能只有氧化亞鐵；可能只有四氧化三鐵； 可能是氧化亞鐵和四氧化三鐵．
故填：氧化亞鐵和四氧化三鐵．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
（4）檢驗(yàn)黑色粉末的操作如下表所示：

序號(hào)	操作及現(xiàn)象	結(jié)論
a	黑色粉末暴露在空氣中不變色，用磁鐵 靠近，能完全被吸引	黑色粉末中一定沒有氧化亞鐵 猜想①③錯(cuò)誤
b	取少量的黑色粉末裝入試管，滴加足量硫酸銅溶液，出現(xiàn)紅色固體，充分反 應(yīng)后仍殘留黑色固體	黑色粉末中一定含有鐵和四氧化三鐵 猜想②正確

【探究結(jié)論】
鐵和氧化鐵會(huì)發(fā)生化合反應(yīng)生成四氧化三鐵，反應(yīng)方程式是：Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 3Fe₃O₄．
故填：Fe+4Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 3Fe₃O₄．
【反思與評(píng)價(jià)】
（1）在實(shí)驗(yàn)操作第（2）步，通入CO₂的目的是排出玻璃管中的空氣，防止高溫時(shí)鐵被空氣中的氧氣氧化．
故填：排出玻璃管中的空氣，防止高溫時(shí)鐵被空氣中的氧氣氧化．
（2）在實(shí)驗(yàn)操作第（3）步，要先夾上彈簧夾后再停止加熱，這樣能夠防止試管中的水倒流入玻璃管，從而防止炸裂玻璃管．
故填：防止試管中的水倒流入玻璃管．
（3）實(shí)驗(yàn)中盛水的試管里，二氧化和水反應(yīng)生成碳酸，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+H₂O═H₂CO₃．
故填：CO₂+H₂O═H₂CO₃．

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實(shí)質(zhì)奠定基礎(chǔ)．