Question

某化學興趣小組根據如圖1所示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）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．如圖1所示轉化關系中，生成一氧化碳的化學方程式是

 

．
（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

 

．
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，同學們按如圖2所示裝置進行實驗（箭頭表示氣體流向）．如圖2所示實驗裝置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	實驗現象	實驗結論
物理方法			假設二成立
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

分析：（1）根據煉鐵原理，用一氧化碳還原鐵礦石進行解答．
（2）碳和氧氣在點燃條件下反應能生成二氧化碳，二氧化碳在高溫條件下能和碳反應生成一氧化碳；
【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】
磁鐵能夠吸引鐵，稀鹽酸能和鐵反應生成氯化亞鐵和氫氣；
【交流與反思】
一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環境．

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

高溫  .

2Fe+3CO₂．
（2）一氧化碳產生的過程為：碳和氧氣在點燃條件下反應能生成二氧化碳，二氧化碳在高溫條件下能和碳反應生成一氧化碳，反應的化學方程式分別為：
C+O₂

點燃  .

CO₂、CO₂+C

高溫  .

2CO．
【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】
（1）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．
（2）實驗操作及實驗現象如表中所示．

實驗方法	實驗操作	實驗現象	實驗結果
物理方法	取少量黑色粉末B，用磁鐵吸引	部分黑色粉末被吸引上來
化學方法	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

為了防止一氧化碳污染環境，應該對尾氣進行處理．
故答案為：（1）3CO+Fe₂O₃

高溫  .

 2Fe+3CO₂
（2）C+O₂

點燃  .

CO₂、CO₂+C

高溫  .

2CO
（3）【猜想與假設】CO；假設二：鐵和碳
【實驗探究】①檢驗CO₂；檢驗CO；CO₂和CO
②注：以下實驗方法中，每個操作和現象都正確得（1分）．

實驗方法	實驗操作	實驗現象
物理方法	取少量黑色粉末B，用磁鐵吸引	部分黑色粉末被吸引上來
化學方法	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，產生無色氣泡

點評：化學實驗現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象的方法．