Question

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）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。上述轉化關系中，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】
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     。
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

（1）3CO + Fe₂O₃ 2Fe + 3CO₂    （2）2C + O₂2CO
（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

 

試題分析：（1）煉鐵是利用一氧化碳還原氧化鐵：3CO + Fe₂O₃ 2Fe + 3CO₂   
（2）無色氣體A不含有單質，即不含氧氣，可能是一氧化碳和二氧化碳的混合氣體，黑色粉末B的成分是一種或兩種單質，即可能是鐵或鐵和碳的混合物；實驗室要得到還原性氣體一氧化碳可利用碳和氧氣反應得到；
（3）一氧化碳還原氧化鐵會生成二氧化碳，由于一氧化碳可能沒有完全反應，氣體中也可能含有一氧化碳；由于反應物中含有碳，故黑色粉末可能是鐵或鐵和碳的混合物；
①甲組實驗是要證明二氧化碳和一氧化碳的存在，可用澄清石灰水檢驗二氧化碳，利用一氧化碳的的還原性檢驗二氧化碳。
②假設二成立說明是鐵和碳的混合物，用磁鐵吸引后只有部分黑色物質能吸引上來；若用化學方法，則可利用鐵能酸反應的性質，可看見部分粉末溶解。