Question

某研究性学习小组利用下图装置进行一氧化碳还原氧化铁的实验。

回答下列问题：

（1）实验开始时，首先应________,实验中通入CO₂的作用：①排出装置内的空气，②________（用化学方程式表示）。

（2）写出一氧化碳还原氧化铁的化学反应方程式________，

（3）丁处试剂瓶中发生的主要反应的化学方程式________。

（4）对该装置你认为下列说法正确的是________（选填序号）。

a.丙处试管可防止液体倒吸     b.该装置的不足之处是未进行尾气处理

（5）当观察到________（填实验现象），停止加热，待冷却后，用磁铁吸引硬质玻璃管中的黑色粉末，黑色粉末被吸起。小军同学说，该黑色粉末是铁。小明说，该黑色粉末不一定是铁。于是，他们对生成的黑色粉末进行探究。

查阅资料：① CO还原Fe₂O₃的产物与反应温度有关。②Fe₃O₄为黑色粉末，能与盐酸反应，Fe₃O₄溶于盐酸生成FeCl₂和FeCl₃的混合溶液．含有Fe³⁺的盐溶液遇到KSCN（硫氰化钾）溶液时变成红色，Fe(OH)₂是一种白色沉淀，在空气中易被氧气氧化。进行实验：

实验操作	现象
步骤一：取黑色粉末加入盐酸	溶解，无气泡，溶液呈浅黄绿色
步骤二：取步骤一所得溶液，滴加KSCN溶液	溶液变红
步骤二：再取步骤一所得溶液，加入足量的NaOH溶液	有红褐色沉淀生成，同时还有少量的白色沉淀生成，但最终白色沉淀都变成了红褐色沉淀

实验结论：①黑色粉末是______（填名称）。

Answer

检查装置气密性 CO2+C 2CO 3CO+Fe2O33CO2+2Fe CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O a
红棕色固体全部变成黑色 四氧化三铁

【解析】

(1)实验开始时，首先应检查装置气密性，查看装置是否漏气；实验中通入CO2的作用，其一是为了排出装置内的空气；其二是为了与炭粉发生反应产生一氧化碳进而还原氧化铁，其化学方程式为；

(2)一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，其化学反应方程式为；

(3)丁处试剂瓶中装有足量氢氧化钠溶液，其会与一氧化碳还原氧化铁生成的二氧化碳发生反应，其化学反应方程式为；

(4)该装置中丙处试管可以防止二氧化碳与足量氢氧化钠溶液反应后压强减小，氢氧化钠倒流入反应装置内，故⑤选a；

(5)红棕色氧化铁被一氧化碳还原后生成黑色铁单质，故当观察到红棕色固体全部变成黑色时，停止加热；取黑色粉末加入盐酸，黑色粉末溶解，无气泡，则可证明黑色粉末中不含铁，取步骤一所得溶液，滴加KSCN溶液，溶液变红，根据题中材料可得溶液中含有Fe3+，步骤二取步骤一所得溶液，加入足量的NaOH溶液，除了有红褐色沉淀生成，同时还有少量的白色沉淀生成，则根据题中材料可得溶液中还含有Fe2+，故可得出结论黑色粉末是四氧化三铁。