Question

【題目】某化學興趣小組根據下列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______________________________（用化學方程式表示）。

（2）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_____。

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______________________________。

（實驗探究）

①為驗證甲組的猜想，同學們按下圖所示裝置進行實驗（箭頭表示氣體流向）。

Ⅰ澄清石灰水Ⅱ濃硫酸Ⅲ氧化銅粉末

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_______________，裝置Ⅲ的作用是_________________。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__________。

②為驗證乙組中假設二是否成立，請你設計實驗用化學方法完成以下探究。

實驗方法	實驗操作	實驗現象	實驗結論
化學方法	_____	_____	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，解決了污染環境問題。

Answer 1

【答案】3CO+Fe2O32Fe+3CO2 CO 鐵和碳 檢驗CO2 檢驗CO CO2和CO 加入過量的稀鹽酸（或稀硫酸） 黑色粉末部分溶解，產生氣泡

【解析】

（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+3CO2Fe+3CO2；

（2）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（CO）；

在反應中，若碳完全反應，黑色粉末中只有鐵，若碳過量，則黑色粉末中，存在生成的鐵和未反應的碳。假設一：只含有鐵， 假設二：鐵和碳；

實驗與探究：

①二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，可用澄清石灰水檢驗二氧化碳，裝置Ⅰ的作用是檢驗CO2，一氧化碳在加熱時能與氧化銅反應生成紅色的銅和二氧化碳，可用灼熱的氧化銅檢驗一氧化碳，裝置Ⅲ的作用是一氧化碳，當看到Ⅰ中澄清石灰水變渾濁，說明氣體中存在二氧化碳，Ⅲ中黑色固體變成紅色后，說明氣體中存在一氧化碳，可以確定無色氣體A的成分是CO2和CO的混合物；

②鐵能與稀鹽酸（或稀硫酸）反應生成可溶性的氯化亞鐵（或硫酸亞鐵）和氫氣，碳與稀鹽酸（或稀硫酸）不能反應。為驗證乙組中假設二是否成立，可取樣加入過量的稀鹽酸（或稀硫酸），若黑色粉末部分溶解，產生氣泡，說明黑色固體存在鐵和碳，則假設二成立。填表如下：

實驗方法	實驗操作	實驗現象	實驗結論
化學方法	加入過量的稀鹽酸（或稀硫酸）	黑色粉末部分溶解，產生氣泡	假設二成立