5.如圖1是某化學課外活動小組設計的探究工業(yè)煉鐵原理實驗,其中A裝置的作用是二氧化碳和炭粉在高溫下轉化為一氧化碳.回答下列問題:
(1)寫出裝置A玻璃管中發(fā)生反應的化學方程式:CO
2+C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO;
(2)整套裝置還有一個明顯的不足之處是:缺少尾氣處理裝置.
(3)B中得到的黑色產物W,該活動小組同學根據(jù)圖2對產物W的成分進行探究.
【提出問題】黑色粉末W可能是什么呢?
【查閱資料】
①鐵的氧化物有氧化鐵,氧化亞鐵和四氧化三鐵等,其中氧化鐵為紅棕色,其余都為黑色.
②鐵的氧化物中四氧化三鐵有磁性,能被磁鐵吸引.
③鐵的氧化物都難溶于水,卻都能與稀鹽酸反應而被溶解.
④鐵的氧化物通常情況下不與CuSO
4溶液反應.
【進行猜想】
①甲同學認為黑色粉末W全部是鐵粉.請寫出生成鐵的化學反應方程式Fe
2O
3+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO
2.該反應利用了CO的還原性.
②乙同學認為甲同學的猜想是錯誤的,理由是黑色粉末W與足量的硫酸銅溶液反應后仍有黑色固體存在.
③丙同學認為黑色粉末W中不含F(xiàn)e
2O
3,理由是氧化鐵是紅棕色的固體.丙同學提出如下猜想,請你結合所學知識幫他補充完整.
猜想1:黑色粉末W由鐵粉和四氧化三鐵(Fe
2O
3)組成;
猜想2:黑色粉末W由鐵粉和氧化亞鐵(FeO)組成;
猜想3:黑色粉末W由鐵粉、四氧化三鐵(Fe
3O
4)、氧化亞鐵(FeO)組成.
【實驗探究】
方案 | 實驗操作 | 可能的現(xiàn)象 | 結論 |
① | 取適量黑色粉末W用磁鐵吸引 | 黑色粉末全部被吸引 | 猜想1正確 |
② | 取適量黑色粉末W用磁鐵吸引 | 黑色粉末部分被吸引 | 猜想2正確 |
③ | 取適量黑色粉末R用加入足量稀鹽酸 | 黑色粉末全部溶解 | 猜想3正確 |
④ | 取適量黑色粉末R用磁鐵吸引 | 黑色固體部分被吸引 | 猜想3正確 |
【得出結論】在高溫下一氧化碳和氧化鐵反應可生成鐵、氧化亞鐵、四氧化三鐵.
【反思提高】
丁同學認為方案②和方案③中得出的結論不正確,其理由是若有四氧化三鐵(Fe
3O
4)存在,現(xiàn)象相同(或者不能證明有沒有四氧化三鐵(Fe
3O
4),合理即可).
查閱資料知道:
Fe
3O
4溶于稀鹽酸生成FeCl
3、FeCl
2和水,其反應方程式可表示為Fe
3O
4+8HCl=2FeCl
3+FeCl
2+4H
2O
Fe
3O
4也能溶于稀硝酸(HNO
3),反應生成Fe(NO
3)
3、NO和水,試寫出反應的化學方程式3Fe
3O
4+28HNO
3=9Fe(NO
3)
3+NO+14H
2O.