Question

4．如图是某校课外学习小组设计的气体制取与性质验证的组合实验，请你参与有关实验并进行探究：

（1）请你帮他们写出C装置中发生反应的化学方程式：CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO．
（2）小红同学发现该装置中有一个明显的不足之处，即尾气没有处理直接排放到空气中．可采用图中V装置与上装置连接，从而改进完善上实验装置．

另一学习小组用酒精灯代替了上图D装置中的酒精喷灯，结果发现：反应后所得黑色粉末虽然能被磁铁吸附，但加入稀盐酸后却没有气泡出现，这引起了同学们的探究欲望．他们通过查阅资料并请教老师后得知：
（Ⅰ）该反应是分步进行的，且反应产物与反应温度有很大关系：
一氧化碳与氧化铁在加热的条件下发生如下反应：3Fe₂O₃+CO=2Fe₃O₄+CO₂，Fe₃O₄+CO=3FeO+CO₂，总反应式为Fe₂O₃+3CO=2Fe+3CO₂．
（Ⅱ）FeO和Fe₃O₄都是黑色．
（Ⅲ）只有当温度高于700℃，FeO才可以大量被还原成单质铁．
同学们对（3）所得黑色粉末的成分提出如下猜想：
【提出猜想】甲同学猜想：Fe、Fe₂O₃和Fe₃O₄
           乙同学猜想：2Fe₃O₄和FeO
           丙同学猜想：Fe、Fe₃O₄和FeO
           丁同学猜想：Fe、FeO
以上猜想中明显不合理的是：甲丙丁（填代号）．
戊同学为了更准确的了解实验结果，他和本小组同学进行了一个定量实验，他们称取16.0g干燥的氧化铁（不含杂质），加热一段时间后隔绝空气冷却至室温，称量所得固体质量为14.6g，则该固体一定是混合物（选填“纯净物”或“混合物”）
【反思与评价】①生成的能被磁铁吸引的黑色固体不一定是“铁”；②欲验证反应产物是铁，还可用硫酸铜溶液，若看到有红色物质生成，就说明有单质铁生成，反应的化学方程式为Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．

Answer 1

分析 （1）装置C是利用炭和二氧化碳来制取一氧化碳的，根据反应物、反应条件以及生成物来书写方程式；
（2）一氧化碳有毒，应该做一下尾气处理；
（3）【提出猜想】单质铁与盐酸反应会产生氢气；【反思与评价】根据金属的活动性分析．

解答 解：（1）由题意可知装置C中，炭粉与二氧化碳在高温的条件下反应生成一氧化碳，其化学方程式为：CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO；故填：CO₂+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO；
（2）一氧化碳有毒，会污染空气，所以应该将其燃烧，转化为二氧化碳或进行收集，又由于一氧化碳有毒，难溶于水，可用可用排水取气法收集．故答案为：尾气没有处理直接排放到空气中；V；
（3）【提出猜想】单质铁与盐酸反应会产生氢气；但实验中加入稀盐酸后却没有气泡出现，说明不会有单质铁；
根据Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂   
     160           112   
可知如果16.0g干燥的氧化铁全部转化为铁，剩余固体质量为11.2g
根据3Fe₂O₃+CO=2Fe₃O₄+CO₂
   160×3     232×2
可知如果16.0g干燥的氧化铁全部转化为铁，剩余固体质量为15.47g；
根据3Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₃O₄+CO₂，Fe₃O₄+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3FeO+CO₂，二者的总反应式
Fe₂O₃+CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2FeO+CO₂
160           144
可知如果16.0g干燥的氧化铁全部转化为铁，剩余固体质量为14.4g；
所以.0g干燥的氧化铁（不含杂质），加热一段时间后隔绝空气冷却至室温，称量所得固体质量为14.6g，应为混合物；
【反思与评价】铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，会看到有红色物质生成，反应的方程式为：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
故答案为：甲丙丁；混合物；硫酸铜；Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．

点评 掌握一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式；掌握铁的化学性质：与酸反应生成气体，与硫酸铜反应生成红色的铜；结合现象推测结论（反应本质）．