铁与水蒸气反应的实验 课件(共19张PPT)高考化学

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铁与水蒸气反应的实验

根据给定仪器组装实验装置

验证铁与水蒸气是否反应，描述实验现象，书写反应方程式；

提高动手能力，能分析问题，解决问题。

实验目的

生活经验告诉我们，常温及加热条件下，铁与水是不发生反应的。

那么在高温下，铁能与水发生反应吗

请设计一个简单的实验装置，使铁粉与水蒸气反应。

1、水蒸气的发生装置

2、水蒸气与铁粉反应装置

3、产物的检验(收集)装置

设计实验

A

B

C

D

E

方案1:

水蒸气与铁

粉反应装置

产物收

集装置

水蒸气的

发生装置

设计实验

方案2:

设计实验

水蒸气与铁

粉反应装置

产物收

集装置

水蒸气的

发生装置

设计实验

方案3:

水蒸气与铁

粉反应装置

产物检验

装置

水蒸气的

发生装置

实验记录

（1）实验现象：

加热时试管内铁粉红热，点燃肥皂泡可听到爆鸣声，反应后，试管内的固体仍呈黑色。

（2）实验结论：

铁与水蒸气反应，有可燃性气体生成。

3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2

高温

（3）化学反应：

收集H2

酒精灯点燃顺序

先左后右

实验结束后：先移导管，再熄灭

右边酒精灯，后熄灭左边酒精灯。

吸水，产生水蒸气

3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2

高温

实验分析

实验探究

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。将生成的气体通入球形管，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__①产生的H2太少，②水蒸气过多_。改正的措施是___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）________。

【推断与结论】生成的气体是氢气。

实验探究

探究试管中剩余固体成分是什么？

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、Fe2O3、Fe3O4），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】

实验步骤实验现象实验结论

倒出玻璃管中黑色固体，平铺于白纸上黑色固体不变色黑色固体中一定没有_氧化亚铁和氧化铁___

（填物质名称）

取上述黑色固体少许，装入试管，加入足量_硫酸铜溶液黑色固体部分溶解，且有红色固体出现黑色固体中一定含有__铁和四氧化三铁__

【探究结论】铁与水蒸气发生置换反应，有关的化学方程式是。

3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2

高温

课堂检测

1．铁与水蒸气反应的实验装置如图所示。下列说法中不正确的是（）

A．试管中发生置换反应

B．实验时，铁粉正下方的酒精灯加金属网的目的是提高加热温度C．反应的化学方程式为

3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2

D．加热时试管内生成红色物质，点燃肥皂泡可听到爆鸣声

D

课堂检测

2．某实验小组为了研究铁与水蒸气的反应，设计了如图所示的实验装置，下列说法不正确的是（）

A．该反应需要在高温条件下进行

B．A试管中的铁粉会被水蒸气氧化

C．加热B试管的目的是产生水蒸气

D．C试管中收集的气体能使带火星的木条复燃

D

3．某学习小组进行了下图所示的实验，实验后组员之间的交流不合理的是（）

A．甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃，且产生淡蓝色火焰

B．丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中，加适量的水，加热也可实现该反应

C．乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁

D．丁同学认为用盐酸溶解固体生成所得溶液有颜色

课堂检测

B

课堂检测

4、某校化学课外活动小组学生利用如图所示装置进行“铁与水反应”的实验,并利用产物进一步与氧化铁反应(图中夹持及其他后续装置均已省略)。

(1)装置B中发生反应的化学方程式是__________。

(2)装置C中右侧导管为什么既不插入试管底部,又不只进入试管一点点,其主要原因是___________。

(3)实验过程中最后点燃的是___。①A处酒精灯②B处酒精喷灯③E处酒精灯

(4)装置E中的现象是___________。

课堂检测

【解析】

(1)根据铁与水在高温下反应产生一种单质气体和一种黑色的金属氧化物,这种金属氧化物与铁在氧气中燃烧的产物是同一物质。铁在氧气中燃烧的产物是Fe3O4,根据元素守恒,单质气体为H2。

(2)在C中可能有固体颗粒,不能到底部,若过短,C中的空气不能排出。

(3)考虑实验的安全性,不纯氢气点燃可能会爆炸;应使整个装置中充满氢气后再点燃E处酒精灯。

(4)E中发生氢气还原氧化铁反应,氧化铁为红色,还原出的铁为黑色(纯铁为银白色)。

答案:(1)

(2)排出C中空气,并使氢气和水蒸气顺利进入D(3)③(4)红色物质变为黑色

3Fe+4H2O(g)==Fe3O4+4H2

高温

5．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应，应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”，请回答该实验中的问题。

(1)写出该反应的反应方程式：_______，该反应的氧化剂是_______。(2)圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是_______；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是_______。(3)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是先点燃_______。(4)试管中收集气体是_______，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行_______。(5)若该反应中有16.8gFe参加反应，则生成H2的质量为_______g。

【答案】(1)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4