14.古时铁匠将烧红的铁器浸在水中急剧冷却,以增加铁器的硬度,此法称为“淬火”,学习小组对不同条件下铁能否与水反应进行了探究。
(1)【知识准备】①在常温下,铁与水几乎不反应,但在有
存在时,会生成铁锈。
②在高温下,铁能与水蒸气反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体。
Ⅰ.探究“铁与水蒸气”反应的气体产物
甲同学取适量的铁粉与湿棉花(棉花的成分不参加反应)于反应装置A中。按如图所示方案进行实验,观察到C处管口有淡蓝色火焰,烧杯内壁有水雾。说明产生的气体是氢气。
(2)试管内放一团湿棉花的目的是
;实验时棉花没有燃烧,其原因是
。
(3)小组同学讨论认为,若没有B装置,上述实验中“烧杯内壁有水雾”作为“反应产生的气体是氢气”的证据不可靠。则B装置内的试剂为
。
Ⅱ.探究“铁与水蒸气”反应后剩余固体的成分
【查阅资料】①常见铁的氧化物有关信息如表。
常见铁的氧化物 | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 |
颜色、状态 | 黑色粉末 | 红棕色粉末 | 黑色粉末 |
能否被磁铁吸引 | 否 | 否 | 能 |
②四氧化三铁能与稀盐酸反应:Fe
3O
4+8HCl═2FeCl
3+FeCl
2+4H
2O。
③KSCN溶液为无色溶液,遇FeCl
3溶液呈血红色,遇FeCl
2溶液不变色。
【初步验证】试管中剩余固体为黑色,能全部被磁铁吸引。
(4)【猜想与假设】猜想1:剩余固体是
;猜想2:剩余固体是Fe和Fe
3O
4。
(5)【实验验证1】乙同学取样品于烧杯中,加入适量的稀盐酸,观察到
(填实验现象),说明猜想2正确。
(6)【实验验证2】丙同学取样品23.2g,通过实验测的其中所含铁元素质量
(填“>”、“<”或“=”)16.8g,进一步证实了猜想2。
(7)【实验结论】铁和水蒸气反应的化学方程式为
。
【拓展延伸】往乙同学反应后的烧杯中,滴入KSCN溶液,溶液不变色。丁同学猜想可能是生成的FeCl
3溶液与铁粉发生了反应。
(8)【设计实验】请设计实验对丁同学的猜想进行验证,简述实验过程(包括操作、可能的实验现象和对应的结论):
(实验中必须用到KSCN溶液、FeCl
3溶液和铁粉)。