在高温下,铁与水蒸气能发生反应生成一种常见铁的氧化物和一种气体.某化学学习小组的同学对此反应很感兴趣,在小组集体协作下设计了如下实验,以探究铁粉与水蒸气反应后的产物,也邀请你一起来完成下列探究:

【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】将生成的气体通入C装置.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.
【推断】生成的气体是 .
【查阅资料】
常见铁的氧化物 | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 |
颜色、状态 | 黑色粉末 | 红棕色粉末 | 黑色晶体 |
能否被磁铁吸引 | 否 | 否 | 能 |
能否与盐酸反应 | 能 | 能 | 能 |
【初步验证】试管中剩余固体为黑色,能全部被磁铁吸引.
【猜想与假设】猜想一:剩余固体是Fe和Fe3O4;猜想二:剩余固体是 .
【实验探究】
实验操作 | 实验现象及结论 |
① | ③ |
【实验结论】铁与水蒸气反应的化学方程式为: .
【反思与交流】该黑色固体不可能是FeO、Fe2O3 , 理由是 .
【提出问题】产生气体是什么物质?
【作出猜想】猜想一:可能是氧气;猜想二:可能是氢气;猜想三:可能是二氧化碳
实验步骤 | 现象 | 结论 |
①先用试管收集该气体,再将带火星的木条伸入试管 | 猜想一不成立 | |
②用尖嘴导管将气体导出并引燃,同时在上方放一块干冷的玻璃片 | 该气体能燃烧,且玻璃片上有水雾出现 | 猜想二成立 |

老师启发小科:硫化亚铁能与稀硫酸反应,产生硫化氢气体,该气体能被氢氧化钠溶液吸收。于是,小科认为正确连接如图所示的三个装置并进行实验,如果a处有水压出,就能验证有铁剩余。
①小科依次连接各装置的导管口:e→→b→a。(填“c→d”或“d→c”)
②老师指出设计不够合理,不能就此验正猜想。请你帮小科说出不够合理的原因:。
于是小科改进了实验设计,继续进行探究
【提出问题】这些气泡究竟是怎样产生的?是什么气体?
【实验探究】他们开始着手收集所产生的气体.
实验一:小宇用带火星的木条检验该气体,木条不复燃.说明生成的气体不是氧气;
实验二:为继续探究反应后生成的气体是否是氯化氢,小丽用检验该气体,试纸不变红,说明生成的气体不是氯化氢;
实验三:为确定气体是否氢气,小梁设计如图实验装置(每个装置均充分反应).

①若该气体是氢气,则在乙装置中可以观察到的现象是.
②甲、丙装置中无水硫酸铜的作用是不同的,请指出它们的区别;
③为确定该气体产生的本质原因,小梁用精密pH试纸测试实验所用的CuCl2溶液,pH约为5.5,最后确定CuCl2溶液呈酸性.查阅资料发现:CuCl2为强酸弱碱盐,其水溶液呈酸性,与实验结果相符.

选项 | 物质 | 杂质 | 试剂和方法 |
A | NaNO3 | Na2CO3 | 滴入足量稀盐酸至不再产生气泡 |
B | KCl | K2SO4 | 滴入适量Ba(NO3)2溶液、过滤 |
C | CO2 | CO | 通入澄清石灰水 |
D | H2 | HCl | 先通过NaOH溶液,再通过浓硫酸 |
请回答:①A装置中发生反应的化学方程式是。
②实验过程中观察到C装置变蓝色,小冯同学由此判断气体中一定混有H2 , 小汪同学认为不对,理由是。
已知该混合气体中可能含有氢气、一氧化碳和二氧化碳的一种或几种。小组成员没装A装置,直接把混合气体通入灼热的盛有足量氧化铜的试管(已排尽空气),充分反应后,发现管内物质质量减少1.8 g,将反应完全后的气体全部通入过量的澄清石灰水,充分反应后,得到10 g白色沉淀,肯定有的气体是。为了防止有毒气体污染空气,应该在上述装置中做何改进。
| 选项 | 主要成分 | 所含的杂质 | “高效试剂” |
| A | HNO3 | H2SO4 | Ba(NO3)2 |
| B | BaCl2 | HCl | BaCO3 |
| C | CaCl2 | HCl | Ca(OH)2 |
| D | MgCl2 | MgSO4 | BaCl2 |
| 选项 | 实验目的 | 实验方案 |
| A | 除去CO2中混有的少量氯化氢气体 | 将气体通过足量的氢氧化钠溶液 |
| B | 测定空气中O2体积大致所占比例 | 用铁丝代替红磷做实验 |
| C | 证明CO2能与水反应 | 将CO2通入滴有无色酚酞试液的水中 |
| D | 除去氧气中混有的少量水蒸气 | 将气体通过盛有足量浓硫酸的洗气瓶 |
| 选项 | 实验目的 | 实验方案 |
| A | 除去稀硫酸中的FeSO4 | 加入适量锌粉 |
| B | 除去CO2中的CO | 将气体通入NaOH溶液 |
| C | 除去CaCl2溶液中的HCl | 加过量CaCO3 , 过滤 |
| D | 除去铝粉中的铜粉 | 加适量稀硫酸,过滤 |
①用滤纸代替粉笔重复上述实验,也能得到相似的实验现象
②不同分子在同种介质(如粉笔)中运动速度相同
A.沉淀法 B.过滤法 C.蒸发溶剂 D.冷却热饱和溶液 E.蒸馏法
①去除自来水中混有的泥沙;②用自来水制纯水;
③含少量氯化钠的纯碱;④夏天晒盐;
小海对该样品进行了系列探究:
[提出问题1]:该样品真的变质了吗?
[实验方案1]:取该样品少量于试管里,加入适量的水,振荡,样品全部溶于水,再向其中滴加过量的稀盐酸溶液,观察到说明样品真的变质了。
[提出问题2]:该样品是部分变质还是全部变质?
[实验方案2]:取该样品少量于烧杯里,加适量的水,搅拌,全部溶解后,再向其中加入溶液,然后过滤,再向滤液里滴加无色酚酞试液,观察到变成红色,说明该样品是部分变质.
[提出问题3]:怎样除去样品中的杂质?
[实验方案3]:将样品全部溶于水,向其中加入适量的 溶液,然后过滤,再将滤液蒸干,即得到纯净的氢氧化钠固体。
| 序号 | 物质 | 杂物 | 除去杂质的方法 |
| A | NaCl固体 | 泥沙 | 溶解、过滤、蒸发结晶 |
| B | C | CuO | 高温灼烧 |
| C | FeSO4溶液 | CuSO4 | 加入足量锌粒,充分反应,过滤 |
| D | CO2 | CO | 向混合气体中通氧气,点燃 |
| 选项 | 溶液 | 杂质 | 试剂和方法 |
| A | NaOH | Na2CO3 | 滴入足量稀盐酸至不再产生气泡 |
| B | KNO3 | K2SO4 | 滴入适量BaCl2溶液、过滤 |
| C | CaCl2 | HCl | 加入过量的CaCO3、过滤 |
| D | NaNO3 | NaCl | 滴入过量AgNO3溶液、过滤 |
| 选项 | 实验目的 | 实验设计 |
| A | 除去硫酸亚铁溶液中的硫酸铜 | 加过量铁粉、过滤 |
| B | 鉴别氮气和二氧化碳 | 用燃着的木条,观察是否熄灭 |
| C | 鉴别硝酸铵固体和氢氧化钠固体 | 加水、溶解、测温度 |
| D | 实验室制取二氧化碳 | 用稀盐酸和大理石反应 |
| 物质 | 物质 | 所含杂质 | 除去杂质的方法 |
| A | NaOH溶液 | Na2CO3 | 加入稀盐酸至不再产生气泡 |
| B | C粉末 | 铁粉 | 加入过量的稀盐酸后,过滤、洗涤、干燥 |
| C | KCl晶体 | MnO2 | 溶解、过滤、蒸发结晶 |
| D | CO2 | CO | 通过灼热的氧化铜 |