某学生对铁与水蒸气反应进行实验探究：操作现象或结果I．取mg铁粉，在水蒸气中加热一段时间灰黑色铁粉变成黑色II．用排水集气法收集一小试管气体，移近到燃着的

Question

某学生对铁与水蒸气反应进行实验探究：

操作	现象或结果
I．取m g 铁粉，在水蒸气中加热一段时间	灰黑色铁粉变成黑色
II．用排水集气法收集一小试管气体，移近到燃着 的酒精灯火焰	发出爆鸣声
III．将黑色固体干燥、称量	得到n g 黑色固体
IV．将黑色固体加入到过量的盐酸中	固体溶解，有少量气体生成，得到黄色溶液

（1）铁粉和水蒸气反应的化学方程式___．
（2）操作II检验反应生成了氢气，说明水具有___（填“氧化性”或“还原性”）．
（3）为检验黑色固体成分，取操作IV得到的黄色溶液于两试管中，分别进行如下实验：
a．向试管1中滴加2滴KSCN溶液，溶液变红色；
b．向试管2中滴加2滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，出现蓝色沉淀．
①实验a的目的是___．
②由实验a、b不能判断黑色固体是磁性氧化铁，依据是___．
③该同学通过计算证实了黑色固体一定不是磁性氧化铁纯净物，n≠___．（用m的表达式表示）
（4）资料表明：铁件与水蒸气反应，在表面生成的磁性氧化铁膜可对铁件起到防护作用．运用图1所示装置对该资料进行验证（已知：用铜片、铁件X、电解液构成原电池；氧化膜有保护时，电压会减小）．

a．当Y为饱和氯化钠时，实验结果如下表：

X	U/V
纯铁片	0.91
表面有磁性氧化铁膜的铁片	U1

依据___，证明该条件下磁性氧化铁膜有保护作用．
b．表面有磁性氧化铁膜但存在少量缺陷的铁片作X，分别用0.1mol/LH₂SO₄溶液和0.1mol/L CuSO₄溶液作Y进行验证实验，得到图2：
①Y₂代表的溶液是___．
②用离子方程式解释Y₁曲线变化的原因：___．．

Answer 1

I．取m g 铁粉，在水蒸气中加热一段时间，灰黑色铁粉变成黑色，说明加热条件下铁与水蒸气反应；
II．用排水集气法收集一小试管气体，移近到燃着的酒精灯火焰，发出爆鸣声，说明生成氢气；
III．将黑色固体干燥、称量，得到n g 黑色固体；
IV．将黑色固体加入到过量的盐酸中，固体溶解，有少量气体生成，应生成氢气，说明铁剩余，得到黄色溶液，说明生成Fe³⁺，
（1）铁粉和水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁，方程式为3Fe+4H₂O（g）(△.)/()Fe₃O₄+4H₂，
故答案为：3Fe+4H₂O（g）(△.)/()Fe₃O₄+4H₂；
（2）操作II检验反应生成了氢气，说明水水被还原生成氢气，水表现为氧化性，故答案为：氧化性；
（3）为检验黑色固体成分，取操作IV得到的黄色溶液于两试管中，分别进行如下实验：
a．向试管1中滴加2滴KSCN溶液，溶液变红色，说明含有Fe³⁺；
b．向试管2中滴加2滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，出现蓝色沉淀，说明含有Fe²⁺，
①KSCN溶液用于检验铁离子，故答案为：检验黄色溶液中存在Fe³⁺；
②由于操作IV中有少量气体生成，未反应完的铁也可以和盐酸反应生成Fe²⁺，则由实验a、b不能判断黑色固体是磁性氧化铁，
故答案为：操作IV中有少量气体生成，未反应完的铁也可以和盐酸反应生成Fe²⁺；
③如m g 铁粉生成ngFe₃O₄，则应满足(m)/(56)=3×(n)/(232)，n=1.38m，黑色固体一定不是磁性氧化铁纯净物，n≠1.38m，
故答案为：1.38m；
（4）a．纯铁片电压为0.91V，则如有磁性氧化铁膜，电压应变小，故答案为：U₁<0.91（V）；
b．①表面有磁性氧化铁膜但存在少量缺陷的铁片作X，分别用0.1mol/LH₂SO₄溶液和0.1mol/L CuSO₄溶液作Y进行验证实验，加入硫酸的可使磁性氧化铁溶解，电压增大，而加入硫酸铜的溶液，铁置换出铜覆盖在表面，电压减小，
故答案为：0.1mol/L CuSO₄溶液；
②Y₁曲线变化表示电压增大，说明四氧化三铁溶解，离子方程式为Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：Fe₃O₄+8H⁺=Fe²⁺+2Fe³⁺+4H₂O．