铁与水蒸气的反应的现象和结论

一、铁与水蒸气的反应的现象和结论

1、物理性质：银白色固体，较软，具有良好的导电性、导热性和延展性。

2、化学性质

（1）与非金属单质反应

①常温下，铁被腐蚀生成铁锈，主要成分为$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$。

②在氧气中点燃，铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，有黑色固体产生。

③与$\mathrm{Cl}{\phantom{A}}_2$反应：$2\mathrm{Fe}$+$3\mathrm{Cl}{\phantom{A}}_2$$\underset{}{\overset{{\displaystyle \mathrm{点}\mathrm{燃}}}{=}}$$2\mathrm{FeCl}{\phantom{A}}_3$（产生棕褐色的烟）

④与S反应：$\mathrm{Fe}$+$\mathrm{S}$$\underset{}{\overset{{\displaystyle \mathrm{△}}}{=}}$$\mathrm{FeS}$（有黑色固体生成）

⑤与$\mathrm{I}{\phantom{A}}_2$反应：$\mathrm{Fe}$+$\mathrm{I}{\phantom{A}}_2$$\underset{}{\overset{{\displaystyle \mathrm{△}}}{=}}$$\mathrm{FeI}{\phantom{A}}_2$

（2）与水蒸气反应

实验现象：红热的铁粉与水蒸气反应放出气体，蒸发皿中产生大量肥皂泡，点燃放出的气体，能燃烧或发出爆鸣声。反应后，试管中固体仍呈黑色。

实验结论：铁不能与冷、热水反应，但在高温条件下能与水蒸气反应：

$3\mathrm{Fe}$+$4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}(\mathrm{g})$$\underset{}{\overset{{\displaystyle \mathrm{高}\mathrm{温}}}{=}}$$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$+$4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

实验说明：湿棉花的作用是在受热时提供反应所需的水蒸气；酒精灯的火焰用防风罩套住，可以使加热效果更好；肥皂液在该实验中可以起到“收集”氢气的作用；反应的产物是$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$，而不是$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$。

（3）与酸反应

①与非氧化性酸反应，有氢气生成：$\mathrm{Fe}$+$2\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$$\underset{}{\overset{}{=}}$$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}^{2+}$+$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$

②与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，无氢气产生。

（4）与盐溶液反应

铁与硫酸铜溶液发生置换反应：$\mathrm{Fe}$+$\mathrm{CuSO}{\phantom{A}}_4$$\underset{}{\overset{}{=}}$$\mathrm{FeSO}{\phantom{A}}_4$+$\mathrm{Cu}$（湿法炼铜的原理。）该反应说明了铁的金属活动性比铜强。

3、铁的氧化物

二、铁与水蒸气的反应的相关例题

下列关于铁及其化合物的说法正确的是___

A．硫酸铁溶液不具有净水作用

B．$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$是一种红棕色粉末，俗称磁性氧化铁

C．铁粉与水蒸气在加热条件下的反应产物为$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$和$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$

D．去除$\mathrm{FeCl}{\phantom{A}}_2$溶液中的$\mathrm{FeCl}{\phantom{A}}_3$杂质，可以向溶液中加入过量铁粉，然后过滤

答案：D

解析：硫酸铁溶液中铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，所以可以起净水作用，A错误；$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$是一种黑色晶体，俗称磁性氧化铁，B错误；铁粉与水蒸气在高温加热条件下反应生成$\mathrm{Fe}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$和$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2$，C错误；向混合溶液中加入过量铁粉，铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，然后过滤得到氯化亚铁溶液，可以除$\mathrm{FeCl}{\phantom{A}}_2$溶液中的$\mathrm{FeCl}{\phantom{A}}_3$杂质，D正确。

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