Question

某活动小组根据炼铁的反应原理进行模拟实验，在高温下用一氧化碳还原氧化铁，待红色氧化铁完全变成黑色粉末是停止加热，继续通入一氧化碳冷却至室温．为检验生成物，取适量黑色粉末加入足量的硫酸铜溶液，充分反应后，黑色粉末中只有少量的红色固体产生．
为探究一氧化碳还原氧化铁后黑色粉末的组成，查阅到相关资料：铁的氧化物都能与盐酸、硫酸反应，且只有四氧化三铁能被磁铁吸引．
（1）他们提出了猜想①请你结合所学知识补充余下的两个猜想．
猜想①：该黑色粉末由铁粉和氧化亚铁组成；
猜想②：______．
猜想③：______．
（2）为了验证猜想①，他们去适量黑色粉末加入足量盐酸，看到黑色粉末完全消失并有气泡产生．该实验能否验证猜想①？并说明理由．
（3）设计实验验证你补充的猜想

猜想序号	实验操作	可能的现象和结论
②	______	______
③	______	______

Answer

根据铁的化学性质可知，如果黑色粉末是铁粉那么加入足量的硫酸铜溶液，充分反应，黑色粉末应完全反应产生少量的红色固体，所以该黑色粉末中含有铁粉；铁的氧化物中除氧化铁为红棕色外，其余都为黑色可知，其余两种猜想为：组成由铁粉和四氧化三铁或由四氧化三铁与氧化亚铁和铁粉组成；猜想②中为铁粉和四氧化三铁，实验设计围绕这两种物质进行检验；因为铁的氧化物都能与盐酸、稀硫酸反应，所以不能确定为那种氧化物，故方案①中得出的结论不正确；
【解析】
由于取适量黑色粉末加入足量的硫酸铜溶液，充分反应后，黑色粉末中只有少量的红色固体产生，说明铁置换出了硫酸铜中的铜，故该粉末中一定含有铁粉．
（1）根据铁的黑氧化物有氧化亚铁、四氧化三铁以及黑色粉末中一定含有铁，所以可补充以下猜想②该黑色粉末由铁粉和四氧化三铁组成；③该黑色粉末由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成；
（2）由题干中的信息可知铁的氧化物都能与酸反应，所以无法排除四氧化三铁存在的可能，因此无法证明猜想①是否正确；
（3）②根据铁和四氧化三铁均能被磁铁吸引，所以可以用磁铁对黑色粉末进行吸引，如果如果黑色粉末全部被磁铁吸引，证明该猜想正确．
③根据铁和四氧化三铁均能被磁铁吸引，而氧化亚铁不能被吸引，所以先取少量黑色粉末，永磁铁反复吸引；如果黑色粉末只有部分被吸引，证明含有氧化亚铁；最后对被吸引的黑色粉末利用硫酸铜的溶液进行处理，去除掉铁粉后仍有剩余，则可以证明固体中还含有四氧化三铁；
故答案为：（1）②该黑色粉末由铁粉和四氧化三铁组成；③该黑色粉末由铁粉、氧化亚铁和四氧化三铁组成；
（2）不能；因为铁的氧化物都能与酸反应，无法排除四氧化三铁存在的可能．
（3）

② 取少量黑色粉末，用磁铁反复吸引 如果黑色粉末全部被磁铁吸引，证明该猜想正确．
③ 先取少量黑色粉末，永磁铁反复吸引；
再向被吸引变的黑色粉末中加入足量的硫酸铜溶液． 如果黑色粉末只有部分被吸引，证明含有氧化亚铁；
如果黑色粉末仍有部分剩余，则证明含有四氧化三铁．