Question

新型材料納米級鐵粉與普通鐵粉具有不同的性質(zhì)。已知：在不同溫度下，納米級鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物不同，溫度低于570℃時，生成FeO；高于570℃時，生成Fe₃O₄。

（1）寫出溫度高于570℃時反應(yīng)的化學(xué)方程式       

                             。

（2）中學(xué)教材中用右圖所示實驗裝置，完成鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的演示實驗。實驗中使用肥皂液的作用是          

                      。

（3）如果提供給你3支試管、水槽、蒸發(fā)皿、膠塞、導(dǎo)管、酒精燈及其必要的儀器和物品，請在答題卷的方框中畫出你設(shè)計的實驗裝置示意圖（包括反應(yīng)時容器中的物質(zhì)）。

說明：①本題裝置示意圖中的儀器可以用下面的方式表示。

水槽： 試管：  蒸發(fā)皿：  玻璃導(dǎo)管：或（但應(yīng)標(biāo)示出在液面上或液面下）

②鐵架臺、石棉網(wǎng)、酒精燈、玻璃導(dǎo)管之間的聯(lián)接膠管等，在示意圖中不必畫出。如需加熱，在需加熱的儀器下方，標(biāo)以“△”表示。

（4）甲同學(xué)對實驗后的黑色固體產(chǎn)物X含有哪些物質(zhì)進(jìn)行了如下實驗：

實驗步驟	實驗操作	實驗現(xiàn)象
Ⅰ	取少量黑色固體產(chǎn)物X（假定成分分布均勻）放入試管中，加入鹽酸，微熱。	黑色粉末逐漸溶解，有少量氣泡產(chǎn)生。
Ⅱ	取實驗Ⅰ反應(yīng)后的溶液少許，滴加幾滴KSCN溶液，振蕩。	溶液沒有出現(xiàn)血紅色。
Ⅲ	取實驗Ⅰ反應(yīng)后的溶液少許，滴加幾滴酸性KMnO4溶液，振蕩。	高錳酸鉀溶液褪色。

根據(jù)以上實驗事實，能確定固體X中存在的物質(zhì)是           ，但不能確定X的成分，原因是                                                               。

（5）乙同學(xué)為了探究實驗后的固體產(chǎn)物是否存在Fe₃O₄設(shè)計下列實驗方案：

①取固體樣品m₁ g，溶于足量的稀鹽酸；

②向①反應(yīng)后的溶液中加入足量H₂O₂的和氨水，充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥；

③將②中所得固體進(jìn)行灼燒，得到紅棕色固體m₂ g。

溶液X中發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式為                                  ；m₁與m₂的比值在         范圍內(nèi)時，才能確定固體樣品中一定存在Fe₃O₄。

Answer 1

（1）3Fe + 4H₂O(g)Fe₃O₄ + 4H₂（2分）

（2）檢驗反應(yīng)中生成的H₂（2分）

（4）Fe（1分）    不能確定是否含有Fe₃O₄或FeO，（1分）如果混合物中存在Fe₃O₄，溶于鹽酸生成的 Fe³⁺與 Fe反應(yīng)會生成了 Fe²⁺；（1分）且溶液中的 Fe²⁺也有可能是 FeO與鹽酸反應(yīng)的產(chǎn)物（1分）

（5）2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂＝2Fe³⁺+2H₂O（2分）  0.9＜≤0.97（2分）