5.如图1是某化学课外活动小组设计的探究工业炼铁原理实验,其中A装置的作用是二氧化碳和炭粉在高温下转化为一氧化碳.回答下列问题:
(1)写出装置A玻璃管中发生反应的化学方程式:CO
2+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO;
(2)整套装置还有一个明显的不足之处是:缺少尾气处理装置.
(3)B中得到的黑色产物W,该活动小组同学根据图2对产物W的成分进行探究.
【提出问题】黑色粉末W可能是什么呢?
【查阅资料】
①铁的氧化物有氧化铁,氧化亚铁和四氧化三铁等,其中氧化铁为红棕色,其余都为黑色.
②铁的氧化物中四氧化三铁有磁性,能被磁铁吸引.
③铁的氧化物都难溶于水,却都能与稀盐酸反应而被溶解.
④铁的氧化物通常情况下不与CuSO
4溶液反应.
【进行猜想】
①甲同学认为黑色粉末W全部是铁粉.请写出生成铁的化学反应方程式Fe
2O
3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO
2.该反应利用了CO的还原性.
②乙同学认为甲同学的猜想是错误的,理由是黑色粉末W与足量的硫酸铜溶液反应后仍有黑色固体存在.
③丙同学认为黑色粉末W中不含Fe
2O
3,理由是氧化铁是红棕色的固体.丙同学提出如下猜想,请你结合所学知识帮他补充完整.
猜想1:黑色粉末W由铁粉和四氧化三铁(Fe
2O
3)组成;
猜想2:黑色粉末W由铁粉和氧化亚铁(FeO)组成;
猜想3:黑色粉末W由铁粉、四氧化三铁(Fe
3O
4)、氧化亚铁(FeO)组成.
【实验探究】
方案 | 实验操作 | 可能的现象 | 结论 |
① | 取适量黑色粉末W用磁铁吸引 | 黑色粉末全部被吸引 | 猜想1正确 |
② | 取适量黑色粉末W用磁铁吸引 | 黑色粉末部分被吸引 | 猜想2正确 |
③ | 取适量黑色粉末R用加入足量稀盐酸 | 黑色粉末全部溶解 | 猜想3正确 |
④ | 取适量黑色粉末R用磁铁吸引 | 黑色固体部分被吸引 | 猜想3正确 |
【得出结论】在高温下一氧化碳和氧化铁反应可生成铁、氧化亚铁、四氧化三铁.
【反思提高】
丁同学认为方案②和方案③中得出的结论不正确,其理由是若有四氧化三铁(Fe
3O
4)存在,现象相同(或者不能证明有没有四氧化三铁(Fe
3O
4),合理即可).
查阅资料知道:
Fe
3O
4溶于稀盐酸生成FeCl
3、FeCl
2和水,其反应方程式可表示为Fe
3O
4+8HCl=2FeCl
3+FeCl
2+4H
2O
Fe
3O
4也能溶于稀硝酸(HNO
3),反应生成Fe(NO
3)
3、NO和水,试写出反应的化学方程式3Fe
3O
4+28HNO
3=9Fe(NO
3)
3+NO+14H
2O.