Question

某化学兴趣小组进行“CO还原氧化铁”的实验（如图），待红色氧化铁完全变成黑色粉末时停止加热，继续通入CO冷却到室温．为检验生成物是否全部为铁粉，他们取出适量的黑色粉末用磁铁验证，发现黑色粉末全部能被磁铁吸引．
【提出问题】CO还原氧化铁后所得黑色粉末全部是铁粉吗？
【查阅资料】查阅到的相关资料：
（1）CO与氧化铁在570℃以上时，依次发生下列3个反应：
3Fe₂O₃+CO2Fe₃O₄+CO₂  
Fe₃O₄+CO3FeO+CO₂  
FeO+COFe+CO₂
（2）在铁的氧化物中，仅有氧化铁是红色（其余皆是黑色），仅有氧化亚铁在空气中会很快被氧化成氧化铁，仅有四氧化三铁具有磁性．
【猜想与假设】请你结合课本知识和查到的资料信息，对黑色粉末的组成提出猜想．
猜想①：黑色粉末全部是铁粉；
猜想②：黑色粉末全部是四氧化三铁；
猜想③：黑色粉末    ．
【实验与结论】请你设计实验验证猜想（假设各组分均能被检出）．
取样装入试管，    ，则猜想①正确．
取样装入试管，    ，则猜想②正确
取样装入试管，    ，则猜想③正确
【反思与拓展】
（1）做“CO还原氧化铁”实验，如何操作才能确保氧化铁被完全还原成铁粉？请你提出1条建议：    ．
（2）据报道，日本超市的食品密封包装盒的透明盖内放有少量的氧化亚铁，一旦密封包装破损氧化亚铁就会变为    色，这样售货员就能及时发现．请写出氧化亚铁在空气中自然变色的化学方程式：    ．

Answer

【猜想与假设】由于铁与四氧化三铁均能被磁铁吸引，所以黑色固体的成分可能是：全部是铁；全部是四氧化三铁；或者是两者的混合物；
【实验与结论】依据铁能与盐酸反应生成氢气，而四氧化三铁不能与盐酸反应对实验进行设计即可；
【反思与拓展】（1）根据题干中的信息“CO与氧化铁在570℃以上时，依次发生下列3个反应”分析解答；
（2）依据氧化铁的颜色以及题中的信息分析解答；
【解析】
【猜想与假设】由于铁与四氧化三铁均能被磁铁吸引，而该黑色粉末全部能被磁铁吸，所以黑色固体的成分可能是：①全部是铁；②全部是四氧化三铁；③两者的混合物；
【实验与结论】因为铁能与盐酸反应生成氢气，而四氧化三铁不能与盐酸反应，所以①取适量黑色粉末加入足量稀盐酸，黑色粉末完全溶解并有气泡生成，说明该黑色固体全部为铁；②取适量黑色粉末加入足量稀盐酸，黑色粉没有溶解，说明该黑色固体全部是四氧化三铁；③取适量黑色粉末加入足量稀盐酸，黑色粉末部分溶解且有气体放出，则该黑色固体为铁与四氧化三铁的混合物；
【反思与拓展】（1）由于“CO与氧化铁在570℃以上时，依次发生下列3个反应”并最终生成单质的铁，所以要确保氧化铁被完全还原成铁粉，则应控制温度在570℃以上；
（2）依据由于氧化铁的颜色是红色的，所以黑色的氧化亚铁被氧化为氧化铁时，固体会变成红色，反应的方程式为4FeO+O2=2Fe2O3；
故答案为：【猜想与假设】铁与四氧化三铁的混合物．
【实验与结论】取适量黑色粉末加入足量稀盐酸，黑色粉末完全溶解并有气泡生成；
 取适量黑色粉末加入足量稀盐酸，黑色粉没有溶解；
取适量黑色粉末加入足量稀盐酸，黑色粉末部分溶解；
【反思与拓展】
（1）控制温度达到570℃以上．
（2）红；4FeO+O2=2Fe2O3．