6 [2025 上海改编]铁生锈是常见的现象,研究铁的转化有助于理解其化学原理,并推动材料科学持续发展。
(1) 从假设到实证。铁在自然环境下转化为疏松的铁锈(主要成分为$\ce{Fe_{2}O_{3}· xH_{2}O}$),为探究铁生锈与哪些物质有关,从假设出发设计实验,完成实验后的部分记录如下表。
① 补充实验Ⅱ的假设:
铁生锈可能只与氧气有关
。
② 在虚线框中完善实验Ⅲ的设计。
③ 一周后实验Ⅱ的现象为
铁钉未出现锈蚀
,再结合实验Ⅰ与Ⅲ的现象可得出上述结论。
(2) 从原理到应用。
将铁制品在空中进行加热处理,可在表面形成致密的$\ce{Fe_{3}O_{4}}$薄膜,起到防锈作用。
① 写出该反应的化学方程式:
$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{\Delta}Fe_{3}O_{4}}$
。
② 铁可以转化为疏松的铁锈或致密的$\ce{Fe_{3}O_{4}}$薄膜,转化条件的一个区别是
温度(或湿度)
。
(3) 迭代创新是科学发展的方式,请设想铁制品未来防锈的方向:
在铁制品表面覆盖新型薄膜(合理答案均可)
。
