Question

某人設計了右圖所示的實驗．實驗操作及現(xiàn)象如下：
點燃酒精燈對著試管中的鐵粉部分加熱，待蒸發(fā)皿中有大量肥皂泡出現(xiàn)時，用燃著的木條靠近肥皂泡，發(fā)出“啪啪”的爆鳴聲．
請根據(jù)實驗回答下列問題．
（1）試管中發(fā)生反應的反應物是（注明狀態(tài)）______．
（2）試管中的鐵粉轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N黑色的由兩種元素組成的固態(tài)化合物，經(jīng)測定，該化合物中鐵元素與另一種元素的質(zhì)量比為21：8．則固體產(chǎn)物是（寫化學式）______．
（3）綜合（1）、（2），寫出試管中發(fā)生的反應的化學方程式：______．

Answer 1

解：（1）根據(jù)反應產(chǎn)生可燃性氣體的實驗現(xiàn)象，結(jié)合試管內(nèi)為水和鐵粉兩種物質(zhì)且兩者并未直接接觸，利用質(zhì)量守恒定律可推斷出：在加熱條件下鐵粉與管內(nèi)的水蒸氣反應產(chǎn)生了具有可燃性的氫氣；因此試管中發(fā)生反應的反應物應為鐵粉與水蒸氣；
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，可判斷鐵粉與水反應除生成氫氣外，所產(chǎn)生的一種黑色的由兩種元素組成的固態(tài)化合物應為鐵的氧化物；利用該化合物中鐵元素與另一種元素的質(zhì)量比為21：8，可計算該化合物中鐵、氧兩種元素的原子個數(shù)比=：=3：4，故固體產(chǎn)物的化學式為Fe₃O₄；
（3）綜合以上分析可得知，在加熱條件下鐵粉與水蒸氣發(fā)生反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應的化學方程式為3Fe+4H₂O_（氣）Fe₃O₄+4H₂；
故答案為：
（1）鐵粉和水蒸氣[或Fe（固）和H₂O（氣）]
（2）Fe₃O₄
（3）3Fe+4H₂O_（氣）Fe₃O₄+4H₂
分析：根據(jù)用燃著的木條靠近肥皂泡時發(fā)出爆鳴聲的現(xiàn)象，由反應的裝置圖可知試管內(nèi)盛有鐵粉與水，隨著水的蒸發(fā)，被加熱的鐵粉與水蒸氣接觸而發(fā)生反應，根據(jù)化學變化前后元素種類不變，可推斷可燃性氣體應為氫氣．再利用對另一種生成物的相關描述，利用元素質(zhì)量比及相對原子質(zhì)量，通過計算化合物中原子個數(shù)比，確定該黑色固體為四氧化三鐵，從而判斷出試管內(nèi)所發(fā)生的反應．
點評：利用質(zhì)量守恒定律，根據(jù)實驗現(xiàn)象對所發(fā)生的反應進行推斷，然后結(jié)合化學式的計算技能確定生成物，從而完成對反應的分析與判斷；體現(xiàn)出知識的靈活運用與分析問題的能力．