Question

【題目】水蒸氣通過熾熱的焦炭可以得到水煤氣（主要成分是CO和H2），化學方程式為C+H2O（氣） CO+ H2，該反應是 反應（填基本反應類型）。某興趣小組的同學在實驗室模擬了水煤氣的制備，并設計實驗驗證水煤氣中含有CO和H2。

【查閱資料】白色的無水硫酸銅遇水會變成藍色。

【設計實驗】甲同學設計的實驗裝置如下圖所示：

寫出實驗現象：B中固體 ，C中固體變藍，D中溶液 。

【改進實驗】乙同學認為要想達到實驗目的，在裝置A、 B之間還需增加裝置F、G（如圖所示），其中F的作用是 ，G的作用是 。

【拓展探究】CO和H2的混合氣在工業上可用于合成一系

列化工原料和新型燃料，還可用于冶煉某些金屬。

（1）“綠色化學”能實現零排放（即反應物中的原子利用率達到100%）。根據零排放的要 求，不可能以CO和H2為原料合成的有機物是 （填字母）。

A．甲醇（CH3OH） B．乙醇（C2H5OH） C．甲醛（CH2O） D．乙酸（CH3COOH）

（2）若用CO和H2的混合氣冶煉鐵，混合氣所起的作用是 。

鐵元素可以形成3種氧化物，分別是Fe2O3、Fe3O4 和FeO（黑色）。下圖所示實驗中，黑色粉末可能為一種或幾種鐵的氧化物，充分反應至鐵的氧化物全部轉化為鐵，裝置I的增重為3.6g，裝置J的增重為6.6g，假設每一步吸收都是完全的，黑色粉末為 。

Answer 1

【答案】置換 【設計實驗】變紅 變渾濁【改進實驗】除去水蒸氣 檢驗水蒸氣是否已被全部除去

【拓展探究】（1）B（2）將鐵從鐵礦石中還原出來（或“作還原劑”） Fe3O4 和FeO的混合物

【解析】

試題分析：化學方程式為C+H2O（氣） CO+ H2，該反應是置換反應，實驗現象：B中固體變紅，因為氧化銅被還原出銅，C中固體變藍，因為氫氣和氧化銅反應得到水，D中溶液變渾濁，因為產生的二氧化碳會和石灰水發生反應變成碳酸鈣沉淀。乙同學認為要想達到實驗目的，在裝置A、 B之間還需增加裝置F、G（如圖所示），其中F的作用是除去水蒸氣，G的作用是檢驗水蒸氣是否已被全部除去，目的是防止反應前的水蒸氣進入C裝置，影響實驗；“綠色化學”能實現零排放（即反應物中的原子利用率達到100%）。根據零排放的要 求，不可能以CO和H2為原料合成的有機物是乙醇（C2H5OH），因為不能完全轉化，不能達到100% 的轉化要求；若用CO和H2的混合氣冶煉鐵，混合氣所起的作用是將鐵從鐵礦石中還原出來（或“作還原劑”），黑色粉末所以其中不含有氧化鐵，裝置I的增重為3.6g，裝置J的增重為6.6g，說明產生的水的質量為3.6克，二氧化碳的質量為6.6克，所以參加反應的氫氣的質量=3.6克×2／18=0.4克，參加反應的一氧化碳的質量=6.6克×12／44÷12／28=2.1克，其中一氧化碳中的氧元素的質量=1.2克，說明22.4克的金屬氧化物中含有的氧元素的質量=3.6克-0.4克+4.8克-2.1克=5.9克，假設完全是氧化亞鐵，則其中含有的氧元素的質量=22.4克×16／72=4.98克，小于5.9克，說明只有氧化亞鐵不夠，所以還一定含有四氧化三鐵。