可见,一些无机化合物的颜色随温度的升高颜色变深,是一种带普遍性的规律。鉴于此,在CO还原Fe2O3的实验里,不能完全凭借反应物的颜色由红变黑去判断反应是否已经发生,或者已经反应完全。这或许是教材的编著者和一些实验者曾经被疏漏了的。
4.2 Fe3O4
尽管Fe在空气中燃烧生成Fe3O4,但是工业上大量的化学试剂(Fe3O4),都是用H2还原Fe2O3来获取的,这是因为Fe2O3有较强的氧化性,可以在较低的温度(400℃)下,用H2还原Fe2O3,获得高纯度的Fe3O4。
有个事实值得注意,Fe粉和Fe3O4都是黑色粉末,都可以被磁铁吸引,因此,我们也不可以仅凭“玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑”,就直接结论性地说“这种黑色粉末就是被还原出来的铁”;也不能凭铁粉可以在空气里燃烧,就说那黑色粉末一定是铁。事实上Fe3O4也能在空气中燃烧。所不同的是Fe在空气中燃烧生成黑色的Fe3O4,而在本实验条件下还原生成的Fe3O4在空气中燃烧,是生成红色的Fe2O3:
这或许是Fe和Fe3O4两种黑色粉末的一种鉴别方法。
4.3 Fe
常常有实验者会问,Fe在空气(O2)中燃烧是生成黑色Fe3O4,何以不生成红色Fe2O3呢?如前所述,从热稳定性看FeO>Fe3O4>Fe2O3,Fe在O2中燃烧所产生的高温,足可以使Fe熔化(Fe的熔点是1535℃),已没有Fe2O3稳定存在的条件。事实上高温灼烧Fe2O3会发生下式分解:
再有,如果Fe3O4中混有Fe,或者是Fe中混有Fe3O4,都是黑色的,要认识其中是否含有Fe,我认为按前述的实验1和实验2的方法进行鉴定:前者观察是否有氢气泡产生,后者观察是否有红色的Cu被还原出来进行鉴定和判断。