通过一个实验可以证明还原铁粉一定与水蒸气发生反应。
仪器:
铁架台、大试管、铁夹、有孔橡胶塞、培养皿、坩埚钳、带防风罩的酒精灯、导管、橡胶管、玻璃棒、药匙、纸槽;
药品:
洗涤剂液、蒸馏水、脱脂棉、还原铁粉、火柴。
工件淬火是将钢铁制品加热到一定温度,保温后快速冷却以提高钢的强度和硬度,强化钢的性能的热处理工艺。工件是钢铁制品,水是碳钢常用的淬火介质。铁与冷水无明显的反应现象,有黑色物质生成。
铁与冷水无明显的反应现象,热水也无明显的反应现象。输送自来水和热水的铁管就是Z好的例证。
铁与水蒸气在高温条件下是否发生了反应,从氧化还原理论分析,如果Fe与水蒸气的反应,Fe化合价将由0价升高,生成铁的化合物,那么哪种元素的化合价能降低,H元素。黑色物质是一种铁的化合物,铁的常见化合物有FeO,Fe2O3,Fe3O4,Fe(OH)2 ,Fe(OH)3,到底是哪一种,生成物除了铁的化合物,还有什么其他物质。从钠与水反应类推猜想:是铁的氢氧化物和氢气。
【猜想与假设】铁与水蒸气能在高温条件下发生反应,生成H2和铁的化合物。
【演示实验】铁粉在高温下与水蒸气反应:
脱脂棉用水浸湿后挤干,塞入试管底部,脱脂棉厚度1~2cm,铁粉1g,铁粉ZX至棉花外沿距离为2cm。加热至试管壁上有细小的水滴时,将导气管伸入盛有洗涤剂液的培养皿中吹泡,当有大量气泡时,停止吹气泡。用点燃的火柴靠近气泡,有爆鸣声。说明产生的气体是氢气。经x射线衍射仪测定反应后固体物质,发现除铁粉外,有四氧化三铁生成。
这就证明了还原铁粉与水蒸气发生反应。
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3Fe + 4H2O(g)= Fe3O4 + 4H2
(利用加热试管中还原铁粉时的余热使湿润的脱脂棉产生水蒸气,由于气体与铁粉表面接触,产生气体量不多,所以用吹肥皂泡的方式收集气体。)