Question

（2007?大連）某活動小組根據煉鐵的反應原理進行模擬實驗，在高溫下用一氧化碳還原氧化鐵，待紅色氧化鐵完全變成黑色粉末是停止加熱，繼續通入一氧化碳冷卻至室溫．為檢驗生成物，取適量黑色粉末加入足量的硫酸銅溶液，充分反應后，黑色粉末中只有少量的紅色固體產生．
為探究一氧化碳還原氧化鐵后黑色粉末的組成，查閱到相關資料：鐵的氧化物都能與鹽酸、硫酸反應，且只有四氧化三鐵能被磁鐵吸引．
（1）他們提出了猜想①請你結合所學知識補充余下的兩個猜想．
猜想①：該黑色粉末由鐵粉和氧化亞鐵組成；
猜想②：

該黑色粉末由鐵粉和四氧化三鐵

．
猜想③：

該黑色粉末由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成

．
（2）為了驗證猜想①，他們去適量黑色粉末加入足量鹽酸，看到黑色粉末完全消失并有氣泡產生．該實驗能否驗證猜想①？并說明理由．
（3）設計實驗驗證你補充的猜想

猜想序號	實驗操作	可能的現象和結論
②	取少量黑色粉末，用磁鐵反復吸引	如果黑色粉末全部被磁鐵吸引，證明該猜想正確
③	先取少量黑色粉末，永磁鐵反復吸引； 再向被吸引變的黑色粉末中加入足量的硫酸銅溶液．	如果黑色粉末只有部分被吸引，證明含有氧化亞鐵； 如果黑色粉末仍有部分剩余，則證明含有四氧化三鐵．

Answer 1

分析：根據鐵的化學性質可知，如果黑色粉末是鐵粉那么加入足量的硫酸銅溶液，充分反應，黑色粉末應完全反應產生少量的紅色固體，所以該黑色粉末中含有鐵粉；鐵的氧化物中除氧化鐵為紅棕色外，其余都為黑色可知，其余兩種猜想為：組成由鐵粉和四氧化三鐵或由四氧化三鐵與氧化亞鐵和鐵粉組成；猜想②中為鐵粉和四氧化三鐵，實驗設計圍繞這兩種物質進行檢驗；因為鐵的氧化物都能與鹽酸、稀硫酸反應，所以不能確定為那種氧化物，故方案①中得出的結論不正確；

解答：解：由于取適量黑色粉末加入足量的硫酸銅溶液，充分反應后，黑色粉末中只有少量的紅色固體產生，說明鐵置換出了硫酸銅中的銅，故該粉末中一定含有鐵粉．
（1）根據鐵的黑氧化物有氧化亞鐵、四氧化三鐵以及黑色粉末中一定含有鐵，所以可補充以下猜想②該黑色粉末由鐵粉和四氧化三鐵組成；③該黑色粉末由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成；
（2）由題干中的信息可知鐵的氧化物都能與酸反應，所以無法排除四氧化三鐵存在的可能，因此無法證明猜想①是否正確；
（3）②根據鐵和四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，所以可以用磁鐵對黑色粉末進行吸引，如果如果黑色粉末全部被磁鐵吸引，證明該猜想正確．
③根據鐵和四氧化三鐵均能被磁鐵吸引，而氧化亞鐵不能被吸引，所以先取少量黑色粉末，永磁鐵反復吸引；如果黑色粉末只有部分被吸引，證明含有氧化亞鐵；最后對被吸引的黑色粉末利用硫酸銅的溶液進行處理，去除掉鐵粉后仍有剩余，則可以證明固體中還含有四氧化三鐵；
故答案為：（1）②該黑色粉末由鐵粉和四氧化三鐵組成；③該黑色粉末由鐵粉、氧化亞鐵和四氧化三鐵組成；
（2）不能；因為鐵的氧化物都能與酸反應，無法排除四氧化三鐵存在的可能．
（3）

②	取少量黑色粉末，用磁鐵反復吸引	如果黑色粉末全部被磁鐵吸引，證明該猜想正確．
③	先取少量黑色粉末，永磁鐵反復吸引； 再向被吸引變的黑色粉末中加入足量的硫酸銅溶液．	如果黑色粉末只有部分被吸引，證明含有氧化亞鐵； 如果黑色粉末仍有部分剩余，則證明含有四氧化三鐵．

點評：此題是對學生實驗結論和實驗步驟反推實驗現象的方法的考查，知道常見的黑色固體，并熟記它們的性質，以及學會根據查閱資料的信息做題的方法，是解題的關鍵所在．