Question

2．利用如圖所示的裝置可進行一氧化碳還原氧化鐵的實驗，其中，氮氣可用作本實驗的保護氣；盛放氧化鐵的是一支帶有支管的試管，其支管可用于導(dǎo)出試管內(nèi)的氣體；酒精燈帶網(wǎng)罩；整套裝置的氣密性良好．實驗前，彈簧夾a、b均處于關(guān)閉狀態(tài)，開始實驗時，打開a，通入氮氣一段時間后點燃酒精燈，再關(guān)閉a，打開b．請聯(lián)系所學(xué)知識回答下列問題：

（1）該實驗過程中可以觀察到的現(xiàn)象有：紅棕色粉末變黑、澄清石灰水變渾濁．
（2）試管內(nèi)一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）實驗結(jié)束時，應(yīng)先打開a，再B，然后A，繼續(xù)通氮氣直至裝置冷卻．（選填“A”或“B”）           A．熄滅酒精燈           B．關(guān)閉b
（4）待試管冷卻后，把生成的黑色粉末倒在白紙上后；用磁鐵靠近黑色粉末，黑色粉末全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量硫酸銅溶液中，攪拌后發(fā)現(xiàn)黑色粉末部分變紅．
【提出問題】煉出來的黑色粉末的成分是什么呢？
【查閱資料】在鐵的氧化物中只有氧化鐵是紅棕色，其余都是黑色；只有氧化亞鐵在空氣中會很快被氧化成氧化鐵；只有四氧化三鐵有磁性．
【綜合探討】同學(xué)們得出此次煉鐵得到的生成物是Fe和Fe₃O₄．
（5）請從兩個不同角度評價該實驗的優(yōu)點：節(jié)約資源，環(huán)保，安全．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗中的現(xiàn)象來分析；
（2）依據(jù)一氧化碳在高溫時可還原氧化鐵的反應(yīng)書寫方程式；
（3）根據(jù)熱的情況下鐵易被氧化，和防止有毒一氧化碳外泄的角度考慮并分析即可；
（4）根據(jù)題干信息來分析；
（5）可以從裝置的特點出發(fā)對該裝置的環(huán)保性及一氧化碳的充分利用說明該實驗的優(yōu)點．

解答 解：（1）在加熱的條件下，一氧化碳將紅棕色的氧化鐵還原為黑色的鐵粉，生成的二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；故填：紅棕色粉末變黑，澄清石灰水變渾濁；
（2）一氧化碳在高溫時可還原氧化鐵生成鉄和二氧化碳，其反應(yīng)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂ ；故填：3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（3）于熱的情況下鐵易被氧化，所以應(yīng)避免裝置溫度高時鐵被氧化，所以應(yīng)先打開a通入氮氣，再關(guān)閉b停止通一氧化碳，最后熄滅酒精燈，這樣可保證不反應(yīng)的一氧化碳得到充分的燃燒，不會污染空氣，最后繼續(xù)通入氮氣直到冷卻；故填：B、A；
（4）把生成的黑色粉末倒在白紙上后；用磁鐵靠近黑色粉末，黑色粉末全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量硫酸銅溶液中，攪拌后發(fā)現(xiàn)黑色粉末部分變紅，說明該粉末中含有鐵和四氧化三鐵；故填：Fe和Fe₃O₄；
（5）為防止可燃性氣體加熱時有可能發(fā)生爆炸，所以開始加熱前必須排凈裝置內(nèi)的空氣，反應(yīng)開始通入氮氣排凈裝置內(nèi)的空氣，可以防止用一氧化碳排凈空氣，從而導(dǎo)致的有毒一氧化碳跑污染空氣，反應(yīng)過程中未反應(yīng)的一氧化碳也通過酒精燈燃燒防止了污染的產(chǎn)生，因此該裝置有較好的環(huán)保性，不反應(yīng)的一氧化碳通過燃燒提供了能量，體現(xiàn)了能源的節(jié)約，故填：節(jié)約資源，環(huán)保，安全等．

點評 此題是對一氧化碳還原氧化鐵的考查，實驗設(shè)計較新穎，充分的體現(xiàn)了環(huán)保與節(jié)能的理念，解題的關(guān)鍵是掌握實驗操作的注意事項，尤其是給可燃性氣體加熱的注意事項．