Question

8．某化學(xué)實驗小組用如圖所示的裝置模擬工業(yè)煉鐵的原理，請你參與探究：

【初步探究】請寫出工業(yè)上用赤鐵礦（主要成分是Fe₂O₃）煉鐵的主要原理的化學(xué)方程式：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，如圖裝置中的一處明顯錯誤是沒有處理尾氣．實驗中，待Fe₂O₃完全變成黑色粉末時停止加熱，繼續(xù)通入CO至裝置冷卻到室溫，為檢驗生成物的組成，取適量黑色粉末加入足量的硫酸銅溶液，充分反應(yīng)，黑色粉末中只有少量的紅色固體產(chǎn)生．
【提出問題】黑色粉末可能是什么呢？
【查閱資料】1工業(yè)上用赤鐵礦煉鐵的過程分為三個階段：
①3Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;500-600℃\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂；
②Fe₃O₄+CO$\frac{\underline{\;600-700℃\;}}{\;}$3FeO+CO₂；
③FeO+O$\frac{\underline{\;＞700℃\;}}{\;}$Fe+CO₂
2鐵的氧化物和硫酸銅溶液不反應(yīng)，但都能與鹽酸反應(yīng)，其中除Fe₂O₃，為紅棕色外，其余都為黑色，并且只有Fe₃O₄，能被磁鐵吸引．
【猜想假設(shè)】小組同學(xué)一致認(rèn)為黑色粉末一定是含有Fe的混合物，因為只有鐵能和硫酸銅反應(yīng)生成紅色固體銅，并提出如下猜想：猜想1：黑色粉末是Fe和FeO，猜想2：黑色粉末是Fe和Fe₃O₄；猜想3：黑色粉末是Fe、FeO和Fe₃O₄．
【實驗探究】小組同學(xué)經(jīng)過思考、實驗、合作和交流，最后得出猜想1成立的結(jié)論，下面是甲、乙兩同學(xué)各自設(shè)計的一套驗證猜想1的實驗方案，請把表格補(bǔ)充完整．

	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論	你對實驗結(jié)論的評價（只需寫出“對”或“錯”）
甲	取適量黑色粉末于試管中，加入足量稀鹽酸	黑色粉末完全溶解，并有氣泡生成	猜想1正確	錯
乙	取適量黑色粉末用磁鐵吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想1正確	錯

【思維拓展】請設(shè)計實驗方案，驗證猜想2、3的正確性．

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗現(xiàn)象
取適量黑色粉末用磁鐵吸引	黑色粉末全部被吸引	猜想2正確
取適量黑色粉末用磁鐵吸引，再向被吸引的黑色粉末中加入足量的硫酸銅溶液	黑色粉末部分被吸引，加入足量的硫酸銅溶液后黑色粉末仍然有剩余	猜想3正確

Answer 1

分析 高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中會污染環(huán)境；
鐵能和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅；
鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣．

解答 解：【初步探究】
工業(yè)上用赤鐵礦煉鐵時，在高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
如圖裝置中的一處明顯錯誤是沒有處理尾氣，一氧化碳擴(kuò)散到空氣中會污染環(huán)境．
故填：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；沒有處理尾氣．
【猜想假設(shè)】
小組同學(xué)一致認(rèn)為黑色粉末一定是含有Fe的混合物，因為只有鐵能和硫酸銅反應(yīng)生成紅色固體銅；
猜想1：黑色粉末是Fe和FeO，猜想2：黑色粉末是Fe和Fe₃O₄；猜想3：黑色粉末是Fe、FeO和Fe₃O₄．
故填：只有鐵能和硫酸銅反應(yīng)生成紅色固體銅；黑色粉末是Fe、FeO和Fe₃O₄．
【實驗探究】
取適量黑色粉末于試管中，加入足量稀鹽酸，黑色粉末完全溶解，并有氣泡生成，猜想1、2、3都可能正確，因此甲的結(jié)論不正確；
取適量黑色粉末用磁鐵吸引，黑色粉末部分被吸引，猜想1、3都可能正確，因此乙的結(jié)論不正確；
實驗過程如下表所示：

	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結(jié)論	你對實驗結(jié)論的評價（只需寫出“對”或“錯”）
甲	取適量黑色粉末于試管中，加入足量稀鹽酸	黑色粉末完全溶解，并有氣泡生成	猜想1正確	錯
乙	取適量黑色粉末用磁鐵吸引	黑色粉末部分被吸引	猜想1正確	錯

【思維拓展】
驗證猜想2、3正確性的實驗過程如下表所示：

實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗現(xiàn)象
取適量黑色粉末用磁鐵吸引	黑色粉末全部被吸引	猜想2正確
取適量黑色粉末用磁鐵吸引，再向被吸引的黑色粉末中加入足量的硫酸銅溶液	黑色粉末部分被吸引，加入足量的硫酸銅溶液后黑色粉末仍然有剩余	猜想3正確

點評 實驗現(xiàn)象是物質(zhì)之間相互作用的外在表現(xiàn)，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、觀察實驗、分析實驗，為揭示物質(zhì)之間相互作用的實質(zhì)奠定基礎(chǔ)．