Question

【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．某兴趣小组请你参与研究：铁与水蒸气反应一段时间后剩余固体物质的成分、性质及再利用．

（1）【推断】观察到D中黑色固体变红，则B中生成的气体是 （2）探究B装置中剩余固体成分是什么？

【查阅资料】

1．碎瓦片能防爆沸，碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物

2．铁的氧化物中，只有Fe2O3是红棕色，其余均为黑色，只有Fe3O4能被磁铁吸引．

【初步探究】B装置中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引

【猜想与假设】

猜想一：剩余固体是Fe3O4

猜想二：剩余固体是

【实验探究】

实验操作	实验现象及结论

【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为

（3）【成分再利用】若将B装置中剩余的黑色固体ag，经过一系列转化，全部变为红棕色固体Fe2O3（假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 ．

Answer 1

【答案】（1）氢气

【猜想与假设】Fe和Fe3O4的化合物

【实验探究】取少量黑色固体，加入足量稀盐酸 无气泡产生，黑色固体是Fe3O4

【实验结论】3Fe+ 4H2O高温Fe3O4+ 4H2

（3）0.03a≤x＜0.43a

【解析】

试题分析：（1）根据D中黑色固体变红，说明气体B具有还原性，结合质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，故可判断B中生成的气体是氢气

【猜想与假设】根据资料以及初步探究的现象，故猜想二：剩余固体是Fe和Fe3O4的化合物

【实验探究】根据金属单质铁的化学性质：能与酸反应产生氢气，故实验操作步骤：取少量黑色固体，加入足量稀盐酸；实验现象及结论：无气泡产生，黑色固体是Fe3O4

【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为:3Fe+4H2O高温Fe3O4+4H2

（3）采用极值的处理方法，1、假设黑色固体全部为单质铁，设变为红棕色固体Fe2O3为b，则可列式为：a=b×112/180×100%，可计算出b=1.43a，故增加的质量为x=1.43a-a=0.43a；2、假设黑色固体全部为Fe3O4，同样设变为红棕色固体Fe2O3为b，则可列式为：a×168/232×100%=b×112/180×100%，可计算出b=1.03a，故增加的质量为x=1.03a-a=0.03a；故x的取值范围为：0.03a≤x＜0.43a