Question

某人设计了右图所示的实验．实验操作及现象如下：
点燃酒精灯对着试管中的铁粉部分加热，待蒸发皿中有大量肥皂泡出现时，用燃着的木条靠近肥皂泡，发出“啪啪”的爆鸣声．
请根据实验回答下列问题．
（1）试管中发生反应的反应物是（注明状态）______．
（2）试管中的铁粉转变为一种黑色的由两种元素组成的固态化合物，经测定，该化合物中铁元素与另一种元素的质量比为21：8．则固体产物是（写化学式）______．
（3）综合（1）、（2），写出试管中发生的反应的化学方程式：______ Fe₃O₄+4H₂

Answer

根据用燃着的木条靠近肥皂泡时发出爆鸣声的现象，由反应的装置图可知试管内盛有铁粉与水，随着水的蒸发，被加热的铁粉与水蒸气接触而发生反应，根据化学变化前后元素种类不变，可推断可燃性气体应为氢气．再利用对另一种生成物的相关描述，利用元素质量比及相对原子质量，通过计算化合物中原子个数比，确定该黑色固体为四氧化三铁，从而判断出试管内所发生的反应．
【解析】
（1）根据反应产生可燃性气体的实验现象，结合试管内为水和铁粉两种物质且两者并未直接接触，利用质量守恒定律可推断出：在加热条件下铁粉与管内的水蒸气反应产生了具有可燃性的氢气；因此试管中发生反应的反应物应为铁粉与水蒸气；
（2）根据质量守恒定律，可判断铁粉与水反应除生成氢气外，所产生的一种黑色的由两种元素组成的固态化合物应为铁的氧化物；利用该化合物中铁元素与另一种元素的质量比为21：8，可计算该化合物中铁、氧两种元素的原子个数比=：=3：4，故固体产物的化学式为Fe3O4；
（3）综合以上分析可得知，在加热条件下铁粉与水蒸气发生反应生成四氧化三铁和氢气，反应的化学方程式为3Fe+4H2O（气）Fe3O4+4H2；
故答案为：
（1）铁粉和水蒸气[或Fe（固）和H2O（气）]
（2）Fe3O4
（3）3Fe+4H2O（气）Fe3O4+4H2