Question

8．某化學興趣小組根據如圖1轉化關系在實驗室中模擬煉鐵，并對產物成分進行探究．

（1）煉鐵的原理是3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂（用化學方程式表示）．
（2）經初步分析得知，無色氣體A不含有單質，黑色粉末B的成分是一種或兩種單質．
（3）甲、乙兩個興趣小組分別對無色氣體A和黑色粉末B的成分進行探究．
【猜想與假設】
甲組在分析了煉鐵的原理后，認為無色氣體A中可能有CO₂，也可能有未反應的CO．
乙組認為黑色粉末的成分中存在以下兩種情況：
假設一：只含有鐵．假設二：含有鐵和碳．
【實驗探究】
①為驗證甲組的猜想，同學們按圖2所示裝置進行實驗（箭頭表示氣體流向）．
上述實驗裝置Ⅱ中濃硫酸的作用是吸收水蒸氣，裝置Ⅰ的作用是檢驗CO₂，裝置Ⅲ的作用是檢驗CO．當看到Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，Ⅲ中黑色固體變成紅色后，可以確定無色氣體A的成分是CO₂和CO．
②為驗證乙組中假設二是否成立，請你設計實驗用物理和化學兩種方法完成以下探究．

實驗方法	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
物理方法		部分黑色粉末被吸引上來	假設二成立
化學方法		部分黑色粉末溶解， 產生氣泡．	假設二成立

【交流反思】針對甲組實驗存在的缺陷，同學們一起進行了改進，解決了污染環(huán)境問題．

Answer 1

分析 （1）根據煉鐵原理，用一氧化碳還原鐵礦石進行解答．
【猜想與假設】
尾氣中可能含有一氧化碳，或二氧化碳，或一氧化碳和二氧化碳；
黑色固體中可能含有鐵，或鐵和碳；
【實驗與探究】
Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳，所以可以檢驗CO₂，Ⅲ中灼熱的氧化銅變紅，說明有一氧化碳，Ⅱ中濃硫酸的作用是：干燥氣體．
【交流與反思】
一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境．

解答 解：（1）煉鐵是將原料（鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣）通入高爐中，在高爐中發(fā)生復雜反應，生成鐵的單質，例如以赤鐵礦為例，氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【猜想與假設】
無色氣體A中可能有CO₂，也可能有未反應的一氧化碳．
假設一：只含有鐵．  假設二：鐵和未反應的碳．
【實驗與探究】
②Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳，所以可以檢驗CO₂，Ⅲ中灼熱的氧化銅變紅，說明有一氧化碳，Ⅱ中濃硫酸的作用是：干燥氣體．
③實驗操作及實驗現(xiàn)象如表中所示．

實驗方法	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
物理方法 用磁鐵吸引	取少量黑色粉末B，用磁鐵吸引	部分黑色粉末被吸引上來	假設二成立
化學方法 加入過量的稀鹽酸	取少量黑色粉末B于試管中，加入過量的稀鹽酸	部分黑色粉末溶解，產生氣泡	假設二成立

為了防止一氧化碳污染環(huán)境，應該對尾氣進行處理．
故答案為：（1）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Fe+3CO₂
【猜想與假設】CO；假設二：鐵和碳
【實驗探究】②檢驗CO₂；檢驗CO；CO₂和CO

實驗方法	實驗操作	實驗現(xiàn)象	實驗結論
物理方法 用磁鐵吸引	取少量黑色粉末B，用磁鐵吸引	部分黑色粉末被吸引上來	假設二成立
化學方法 加入過量的稀鹽酸	取少量黑色粉末B于試管中，加入過量的稀鹽酸	部分黑色粉末溶解，產生氣泡	假設二成立

點評 化學實驗現(xiàn)象是化學實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結論的依據，掌握物質的性質和相互之間的反應關系，并有助于提高觀察、實驗能力．所以，對化學實驗不僅要認真觀察，還應掌握觀察實驗現(xiàn)象的方法．