教学资源：探究铁和水蒸气反应的产物 同步训练
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【教学资源】
探究铁与水蒸气反应的产物
湖北省石首市文峰中学 刘 涛
铁与冷水、热水均不反应，但与水蒸气可以反应。资料显示，在不同温度下，铁粉与水
蒸气反应
的产物不同，温度低于570
℃时，生成FeO，高于570℃时，生成Fe
3
O
4
。
某学生对
此感兴趣，设计如下实验，进行探究还原铁粉与水蒸气反应的实验，并分析研
究产物的组成，也邀请你一
起来完成下列探究。
⑴用如图所示实验装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉，连接装置（夹持仪器已略
去）。
其中A装置的作用是________。
⑵探究生成的气体是什么？
【猜想与假设】猜想一：生成的气体可能是氢气；猜想二：生成的气体可能是氧气；
【实验探
究】加热一段时间后，灰色铁粉逐渐变黑。将生成的气体通入C装置，球形管里
装有碱石灰干燥剂，导管
口蘸些肥皂水（或洗涤剂溶液），控制气体流速，吹出肥皂泡，当
肥皂泡吹到一定大时，轻轻摆动导管，
肥皂泡脱离管口后，气泡上升。用燃着的木条靠近肥
皂泡，有爆鸣声。则说明“铁与水蒸气”能够进行反
应。
【分析与评价】实际实验中，B处排出的气体几乎点不着，已知该装置不漏气，使用的各种
药品没有质量问题，你认为气体点不着的可能原因是_______________________。改正
的措
施是___________。
【推断与结论】生成的气体是
。该气体燃烧的化学方程式为_____________。
⑶探究试管中剩余固体成分是什么？ <
br>同学们讨论后认为：铁与水蒸气反应生成的固体是“铁的一种氧化物”，玻璃管内的黑色
固体中还
可能含有“过量的铁”。
【查阅资料】铁有三种氧化物（FeO、Fe
2
O
3
、Fe
3
O
4
），其中FeO接触到空气会立即由黑色
变
为红棕色；铁的三种氧化物都不与硫酸铜溶液反应。
【实验探究】
实验步骤
倒出玻璃管中黑色固体，平铺
实验现象
黑色固体不变色
实验结论
黑色固体中一定没有
于白纸上
取上述黑色固体少许，装入试
（填物质名称）
___，且有红色固体出现
黑色固体中一定含有____
管，加入足量____溶液
【探究结论】铁与水蒸气发生置换反应，有关的化学方程式是
。
⑷【拓展创新】利用微型仪器“长柄V形玻璃管”改进了图甲装置，设计出图乙装置，并
分
别选用湿棉花、湿粉笔、芦荟叶、芭蕉茎、氢氧化镁、氢氧化铜等作为供水剂，实验都获
得成功。
①甲、乙装置相比，乙装置有很多优点，请你写出一条：__________。
②分析上述供水剂的供水原理，其中正确的是______（填字母）
A．疏松、多孔的物质，有良好的吸水和保水性能
B．新鲜的富水植物，在受热时水分容易释放出来
C．本身不含水的固体物质，不能用作供水剂
③有人建议将烧瓶中的水可改用纯碱晶体（Na
2
CO
3
•10H
2
O），经评价发现该方案可行，请分<
br>析其理由是 。
参考答案
⑴提供水蒸气；⑵可
能的原因：①产生的H
2
太少，②水蒸气过多；改正措施：①增加还原
铁粉的用量，②
控制烧瓶加热温度，避免产生大量水蒸气。（或增加干燥剂的用量）⑵2H
2
＋O
2<
br>2H
2
O；化合反应；⑶
实验步骤
硫酸铜
实验现象
黑色固体部分溶解
实验结论
氧化亚铁和氧化铁
铁和四氧化三铁
3Fe＋4H
2
O（气）Fe
3
O
4
＋4H
2
⑷①操作简单；②AB；③纯碱晶体受热产生平稳的水蒸气流，也能避免产生大量水蒸气。
同步训练
1．常
温下，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应，生成四氧化三铁（磁铁矿的主
要成分）和氢气
。请设计实验，证明铁粉与水蒸气能够发生反应并且产生了氢气。
⑴铁粉与水蒸气反应的化学方程式是：________，该反应的基本反应类型是______。
⑵某同学用如图所示装置进行实验（D可以重复利用），请你协助该小组同学完成以下实验：
①实验结束后，发现B中铁粉全部转化产生了黑色块状固体，为了证明黑色固体不是铁粉，该
兴趣小组同
学取黑色固体进行实验，请你帮他们完成下列实验报告：
实验操作
实验现象
实验结论
黑色固体不是铁粉
②为了除去B中出来的水蒸气，该小组同学
在C中首先连接了D作为洗气装置对氢气进行干燥，
则D瓶中填装的药品可以是_________；
③为了收集和验证所产生的氢气，该同学使用D作为气体的收集装置，则气体应该从____（填
“a”或“b”）通入。
④实验室通常用浓盐酸与二氧化锰共热的方法来制取氯气，一般可选用装置
A做气体的发生装
置，理由是 。
2．常温下没有氧气存在
时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常
见铁的氧化物和一种气体。小明很好奇
，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反虚后的产物。
⑴试管尾部放一团湿棉花的目的是_______________。
⑵探究生成的气体是什么？
用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中。说明生成的气体是___。
⑶探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】
常见铁的氧化物
FeO
颜色、状态 黑色粉末
Fe
2
O
3
红棕色粉末
否
Fe
3
O
4
黑色晶体
能 能否被磁铁吸引 否
【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe
3
O
4
；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】铁和水蒸气反应的化学方程式为_____________________
______________。
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe
2
O3
，理由是_______________________________。
参考答案
1．⑴3Fe＋4H
2
O（气）
实验操作
取少量黑色固体加入足
量的稀盐酸，充分反应
Fe
3
O
4
＋4H
2
；置换反应；⑵①
实验现象
产生气泡
实验结论
黑色固体不是铁粉
②浓硫酸；③b．④该反应是固液反应，反应条件是加热。
2．⑴提供水蒸气；⑵H
2
【实验探究】
实验操作
取少量黑色固体于试管中，加入足量
的稀盐酸。
实验现象及结论 <
br>若固体全部溶解，没有气泡冒出，剩余固体
是Fe
3
O
4
。若
固体全部溶解，有气泡冒出，剩
余固体是Fe与Fe
3
O
4
。
⑶【猜想与假设】猜想二：剩余固体是Fe
3
O
4
【实验
结论】3Fe＋4H
2
O（气）
【反思与交流】Fe
2
O
3
红棕色粉末
Fe
3
O
4
＋4H
2
【教学资源】
探究铁与水蒸气反应的产物
湖北省石首市文峰中学
刘 涛
铁与冷水、热水均不反应，但与水蒸气可以反应。资料显示，在不同温度下，铁粉与水
蒸气反应的产物不同，温度低于570
℃时，生成FeO，高于570℃时，生成Fe
3
O
4
。
某学生对
此感兴趣，设计如下实验，进行探究还原铁粉与水蒸气反应的实验，并分析研
究产物的组成，也邀请你一
起来完成下列探究。
⑴用如图所示实验装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉，连接装置（夹持仪器已略
去）。
其中A装置的作用是________。
⑵探究生成的气体是什么？
【猜想与假设】猜想一：生成的气体可能是氢气；猜想二：生成的气体可能是氧气；
【实验探
究】加热一段时间后，灰色铁粉逐渐变黑。将生成的气体通入C装置，球形管里
装有碱石灰干燥剂，导管
口蘸些肥皂水（或洗涤剂溶液），控制气体流速，吹出肥皂泡，当
肥皂泡吹到一定大时，轻轻摆动导管，
肥皂泡脱离管口后，气泡上升。用燃着的木条靠近肥
皂泡，有爆鸣声。则说明“铁与水蒸气”能够进行反
应。
【分析与评价】实际实验中，B处排出的气体几乎点不着，已知该装置不漏气，使用的各种
药品没有质量问题，你认为气体点不着的可能原因是_______________________。改正
的措
施是___________。
【推断与结论】生成的气体是
。该气体燃烧的化学方程式为_____________。
⑶探究试管中剩余固体成分是什么？ <
br>同学们讨论后认为：铁与水蒸气反应生成的固体是“铁的一种氧化物”，玻璃管内的黑色
固体中还
可能含有“过量的铁”。
【查阅资料】铁有三种氧化物（FeO、Fe
2
O
3
、Fe
3
O
4
），其中FeO接触到空气会立即由黑色
变
为红棕色；铁的三种氧化物都不与硫酸铜溶液反应。
【实验探究】
实验步骤
倒出玻璃管中黑色固体，平铺
实验现象
黑色固体不变色
实验结论
黑色固体中一定没有
于白纸上
取上述黑色固体少许，装入试
（填物质名称）
___，且有红色固体出现
黑色固体中一定含有____
管，加入足量____溶液
【探究结论】铁与水蒸气发生置换反应，有关的化学方程式是
。
⑷【拓展创新】利用微型仪器“长柄V形玻璃管”改进了图甲装置，设计出图乙装置，并
分
别选用湿棉花、湿粉笔、芦荟叶、芭蕉茎、氢氧化镁、氢氧化铜等作为供水剂，实验都获
得成功。
①甲、乙装置相比，乙装置有很多优点，请你写出一条：__________。
②分析上述供水剂的供水原理，其中正确的是______（填字母）
A．疏松、多孔的物质，有良好的吸水和保水性能
B．新鲜的富水植物，在受热时水分容易释放出来
C．本身不含水的固体物质，不能用作供水剂
③有人建议将烧瓶中的水可改用纯碱晶体（Na
2
CO
3
•10H
2
O），经评价发现该方案可行，请分<
br>析其理由是 。
参考答案
⑴提供水蒸气；⑵可
能的原因：①产生的H
2
太少，②水蒸气过多；改正措施：①增加还原
铁粉的用量，②
控制烧瓶加热温度，避免产生大量水蒸气。（或增加干燥剂的用量）⑵2H
2
＋O
2<
br>2H
2
O；化合反应；⑶
实验步骤
硫酸铜
实验现象
黑色固体部分溶解
实验结论
氧化亚铁和氧化铁
铁和四氧化三铁
3Fe＋4H
2
O（气）Fe
3
O
4
＋4H
2
⑷①操作简单；②AB；③纯碱晶体受热产生平稳的水蒸气流，也能避免产生大量水蒸气。
同步训练
1．常
温下，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应，生成四氧化三铁（磁铁矿的主
要成分）和氢气
。请设计实验，证明铁粉与水蒸气能够发生反应并且产生了氢气。
⑴铁粉与水蒸气反应的化学方程式是：________，该反应的基本反应类型是______。
⑵某同学用如图所示装置进行实验（D可以重复利用），请你协助该小组同学完成以下实验：
①实验结束后，发现B中铁粉全部转化产生了黑色块状固体，为了证明黑色固体不是铁粉，该
兴趣小组同
学取黑色固体进行实验，请你帮他们完成下列实验报告：
实验操作
实验现象
实验结论
黑色固体不是铁粉
②为了除去B中出来的水蒸气，该小组同学
在C中首先连接了D作为洗气装置对氢气进行干燥，
则D瓶中填装的药品可以是_________；
③为了收集和验证所产生的氢气，该同学使用D作为气体的收集装置，则气体应该从____（填
“a”或“b”）通入。
④实验室通常用浓盐酸与二氧化锰共热的方法来制取氯气，一般可选用装置
A做气体的发生装
置，理由是 。
2．常温下没有氧气存在
时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁与水蒸气能反应生成一种常
见铁的氧化物和一种气体。小明很好奇
，设计如下实验探究铁粉与水蒸气反虚后的产物。
⑴试管尾部放一团湿棉花的目的是_______________。
⑵探究生成的气体是什么？
用燃着的木条靠近肥皂泡，有爆鸣声，稍后有肥皂泡飘到空中。说明生成的气体是___。
⑶探究试管中剩余固体成分是什么？
【查阅资料】
常见铁的氧化物
FeO
颜色、状态 黑色粉末
Fe
2
O
3
红棕色粉末
否
Fe
3
O
4
黑色晶体
能 能否被磁铁吸引 否
【初步验证】试管中剩余固体为黑色，能全部被磁铁吸引。
【猜想与假设】猜想一：剩余固体是Fe与Fe
3
O
4
；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】铁和水蒸气反应的化学方程式为_____________________
______________。
【反思与交流】该黑色固体不可能是Fe
2
O3
，理由是_______________________________。
参考答案
1．⑴3Fe＋4H
2
O（气）
实验操作
取少量黑色固体加入足
量的稀盐酸，充分反应
Fe
3
O
4
＋4H
2
；置换反应；⑵①
实验现象
产生气泡
实验结论
黑色固体不是铁粉
②浓硫酸；③b．④该反应是固液反应，反应条件是加热。
2．⑴提供水蒸气；⑵H
2
【实验探究】
实验操作
取少量黑色固体于试管中，加入足量
的稀盐酸。
实验现象及结论 <
br>若固体全部溶解，没有气泡冒出，剩余固体
是Fe
3
O
4
。若
固体全部溶解，有气泡冒出，剩
余固体是Fe与Fe
3
O
4
。
⑶【猜想与假设】猜想二：剩余固体是Fe
3
O
4
【实验
结论】3Fe＋4H
2
O（气）
【反思与交流】Fe
2
O
3
红棕色粉末
Fe
3
O
4
＋4H
2