铁粉与水蒸气的反应

实验目的

验证铁粉在高温下与水蒸气反应，并检验生成的气体是氢气。

实验原理

铁在高温下与水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气：3Fe + 4H₂O(g) =高温= Fe₃O₄ + 4H₂。生成的氢气可用肥皂泡收集，靠近火焰点燃时发出爆鸣声，据此检验。

实验器材

• 还原铁粉
• 湿棉花
• 硬质试管
• 酒精灯或酒精喷灯
• 铁架台
• 带导管的橡胶塞
• 肥皂液
• 火柴

实验步骤

1. 在硬质试管底部放入湿棉花，中部铺一层铁粉，组装装置并检查气密性。
2. 将导管末端伸入盛有肥皂液的容器中。
3. 先加热铁粉部位，再加热湿棉花，使水蒸气通过灼热铁粉。
4. 观察肥皂液中气泡，用燃着的火柴靠近吹出的肥皂泡。
5. 实验结束，先将导管从肥皂液中移出，再熄灭酒精灯。

实验现象与结论

加热后肥皂液中不断有气泡冒出，点燃肥皂泡发出轻微爆鸣声，说明生成了氢气；试管内固体为黑色的四氧化三铁。结论：铁在高温下能与水蒸气反应，生成 Fe₃O₄ 和 H₂。

注意事项

• 点燃氢气前要注意安全，收集量不宜多。
• 先移出导管再熄灭酒精灯，防止倒吸。
• 试管口略向下倾斜，防止冷凝水回流炸裂试管。
• 加热时试管受热均匀，加热后不要用手触碰。

常见问题

实验中湿棉花起什么作用？

湿棉花受热后提供水蒸气，使水蒸气与灼热的铁粉接触发生反应。

为什么要先撤导管再熄灭酒精灯？

熄灯后试管内气体收缩，若导管仍在液体中，肥皂液会倒吸进入热试管，可能使试管炸裂。