Question

某化學(xué)興趣小組進(jìn)行“CO還原氧化鐵”的實(shí)驗(yàn)（如圖），待紅色氧化鐵完全變成黑色粉末時(shí)停止加熱，繼續(xù)通入CO冷卻到室溫．為檢驗(yàn)生成物是否全部為鐵粉，他們?nèi)〕鲞m量的黑色粉末用磁鐵驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)黑色粉末全部能被磁鐵吸引．
【提出問(wèn)題】CO還原氧化鐵后所得黑色粉末全部是鐵粉嗎？
【查閱資料】查閱到的相關(guān)資料：
（1）CO與氧化鐵在570℃以上時(shí)，依次發(fā)生下列3個(gè)反應(yīng)：
3Fe₂O₃+CO

高溫  .

2Fe₃O₄+CO₂  
Fe₃O₄+CO

高溫  .

3FeO+CO₂  
FeO+CO

高溫  .

Fe+CO₂
（2）在鐵的氧化物中，僅有氧化鐵是紅色（其余皆是黑色），僅有氧化亞鐵在空氣中會(huì)很快被氧化成氧化鐵，僅有四氧化三鐵具有磁性．
【猜想與假設(shè)】請(qǐng)你結(jié)合課本知識(shí)和查到的資料信息，對(duì)黑色粉末的組成提出猜想．
猜想①：黑色粉末全部是鐵粉；
猜想②：黑色粉末全部是四氧化三鐵；
猜想③：黑色粉末

鐵與四氧化三鐵的混合物

．
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想（假設(shè)各組分均能被檢出）．
取樣裝入試管，

取適量黑色粉末加入足量稀鹽酸，黑色粉末完全溶解并有氣泡生成

，則猜想①正確．
取樣裝入試管，

取適量黑色粉末加入足量稀鹽酸，黑色粉末沒(méi)有溶解

，則猜想②正確
取樣裝入試管，

取適量黑色粉末加入足量稀鹽酸，黑色粉末部分溶解

，則猜想③正確
【反思與拓展】
（1）做“CO還原氧化鐵”實(shí)驗(yàn)，如何操作才能確保氧化鐵被完全還原成鐵粉？請(qǐng)你提出1條建議：

控制溫度達(dá)到570℃以上

．
（2）據(jù)報(bào)道，日本超市的食品密封包裝盒的透明蓋內(nèi)放有少量的氧化亞鐵，一旦密封包裝破損氧化亞鐵就會(huì)變?yōu)?!--BA-->

紅

色，這樣售貨員就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)．請(qǐng)寫(xiě)出氧化亞鐵在空氣中自然變色的化學(xué)方程式：

4FeO+O₂=2Fe₂O₃

．

Answer 1

分析：【猜想與假設(shè)】由于鐵與四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，所以黑色固體的成分可能是：全部是鐵；全部是四氧化三鐵；或者是兩者的混合物；
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】依據(jù)鐵能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，而四氧化三鐵不能與鹽酸反應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)即可；
【反思與拓展】（1）根據(jù)題干中的信息“CO與氧化鐵在570℃以上時(shí)，依次發(fā)生下列3個(gè)反應(yīng)”分析解答；
（2）依據(jù)氧化鐵的顏色以及題中的信息分析解答；

解答：解：【猜想與假設(shè)】由于鐵與四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，而該黑色粉末全部能被磁鐵吸，所以黑色固體的成分可能是：①全部是鐵；②全部是四氧化三鐵；③兩者的混合物；
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】因?yàn)殍F能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，而四氧化三鐵不能與鹽酸反應(yīng)，所以①取適量黑色粉末加入足量稀鹽酸，黑色粉末完全溶解并有氣泡生成，說(shuō)明該黑色固體全部為鐵；②取適量黑色粉末加入足量稀鹽酸，黑色粉沒(méi)有溶解，說(shuō)明該黑色固體全部是四氧化三鐵；③取適量黑色粉末加入足量稀鹽酸，黑色粉末部分溶解且有氣體放出，則該黑色固體為鐵與四氧化三鐵的混合物；
【反思與拓展】（1）由于“CO與氧化鐵在570℃以上時(shí)，依次發(fā)生下列3個(gè)反應(yīng)”并最終生成單質(zhì)的鐵，所以要確保氧化鐵被完全還原成鐵粉，則應(yīng)控制溫度在570℃以上；
（2）依據(jù)由于氧化鐵的顏色是紅色的，所以黑色的氧化亞鐵被氧化為氧化鐵時(shí)，固體會(huì)變成紅色，反應(yīng)的方程式為4FeO+O₂=2Fe₂O₃；
故答案為：【猜想與假設(shè)】鐵與四氧化三鐵的混合物．
【實(shí)驗(yàn)與結(jié)論】取適量黑色粉末加入足量稀鹽酸，黑色粉末完全溶解并有氣泡生成；
 取適量黑色粉末加入足量稀鹽酸，黑色粉沒(méi)有溶解；
取適量黑色粉末加入足量稀鹽酸，黑色粉末部分溶解；
【反思與拓展】
（1）控制溫度達(dá)到570℃以上．
（2）紅；4FeO+O₂=2Fe₂O₃．

點(diǎn)評(píng)：此題是對(duì)一氧化碳還原氧化鐵的產(chǎn)物的考查，解題的關(guān)鍵是利用題干中的信息結(jié)合鐵與鹽酸的反應(yīng)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析探討；