Question

（2011?無錫）鋼鐵是使用最多的金屬材料．在今年的化學(xué)活動周中，某校興趣小組的同學(xué)在老師指導(dǎo)下做了二個有關(guān)鐵的實(shí)驗．
實(shí)驗一：用干燥純凈的一氧化碳還原氧化鐵
實(shí)驗裝置如下圖：

其中A是實(shí)驗室用草酸（H₂C₂O₄）和濃硫酸加熱制取一氧化碳的氣體發(fā)生裝置，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：H₂C₂O₄

濃硫酸  .

△

H₂O+CO₂↑+CO↑．請回答下列問題：
（1）B裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

．
（2）C裝置無明顯現(xiàn)象，C裝置的作用是

證明二氧化碳已被完全吸收

．
D裝置中濃硫酸的作用是

干燥一氧化碳?xì)怏w

．
（3）E裝置中的實(shí)驗現(xiàn)象是

紅色粉末變成黑色

．
（4）F裝置的作用是

證明反應(yīng)生成了二氧化碳

、

尾氣處理

．
實(shí)驗二：鋁粉和氧化鐵粉末反應(yīng)（鋁熱反應(yīng)）
實(shí)驗裝置如下圖：
圖中紙漏斗由兩張濾紙折疊成漏斗狀套在一起，使四周都有四層，點(diǎn)燃鎂條后觀察到的現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放出大量的熱，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入細(xì)沙中．
實(shí)驗后老師作了如下提示：實(shí)驗中鎂條和氯酸鉀的作用是提供反應(yīng)所需的高溫條件，鋁粉和氧化鐵粉末在高溫條件下的反應(yīng)叫鋁熱反應(yīng)，屬于置換反應(yīng)，該反應(yīng)常用于焊接鋼軌．請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式

2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃

．該反應(yīng)中單質(zhì)鋁與一氧化碳有相似的

還原

（填“氧化”或“還原”）性．
實(shí)驗后同學(xué)們對金屬與金屬氧化物間的反應(yīng)產(chǎn)生興趣，激發(fā)了探究熱情．
提出問題：任何金屬與金屬氧化物在高溫條件下都能反應(yīng)嗎？
同學(xué)們在請教老師后設(shè)計了如下實(shí)驗方案并進(jìn)行了探究．
實(shí)驗方案：

實(shí)驗組別	實(shí)驗操作	實(shí)驗現(xiàn)象	結(jié)論
實(shí)驗1	取Zn、CuO粉末的均勻混合物于密閉容器中，高溫加熱． 向冷卻后的固體中加入足量的稀鹽酸．	黑色粉末變成 紅 色 固體部分溶解，有氣泡產(chǎn)生，水溶液呈無色．	Zn和CuO能發(fā)生置換反應(yīng)．
實(shí)驗2	取Mg、CuO粉末的均勻混合物于密閉容器中，高溫加熱． 向冷卻后的固體中加入足量的稀鹽酸．	發(fā)生爆炸，黑色粉末變成紅色． 固體部分溶解，有氣泡產(chǎn)生，水溶液呈 無 色．	鎂與氧化銅能發(fā)生置換反應(yīng)
實(shí)驗3	取Cu、Fe2O3粉末的均勻混合物于密閉容器中，高溫加熱．	粉末無變化	Cu、Fe2O3不能反應(yīng)．

實(shí)驗總結(jié)：金屬與金屬氧化物在高溫條件下有些能反應(yīng)，有些不能反應(yīng)．
反思拓展：金屬與金屬氧化物在高溫條件下反應(yīng)的規(guī)律和金屬與

鹽溶液

的反應(yīng)相似．

Answer 1

分析：實(shí)驗一：
（1）氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳生成二氧化碳與水；
（2）澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，可用來檢驗二氧化碳的存在；濃硫酸具有很好的吸水性；
（3）根據(jù)一氧化碳還原氧化鐵的生成物考慮；
（4）澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，可用來檢驗二氧化碳的存在；
實(shí)驗二：
實(shí)驗裝置如下圖：根據(jù)鋁粉和氧化鐵粉末在高溫條件下的反應(yīng)叫鋁熱反應(yīng)，屬于置換反應(yīng)，寫出化學(xué)反應(yīng)式；一氧化碳具有還原性；
實(shí)驗方案：實(shí)驗1：根據(jù)結(jié)論：Zn和CuO能發(fā)生置換反應(yīng)．填寫實(shí)驗現(xiàn)象；
實(shí)驗2：根據(jù)現(xiàn)象寫出結(jié)論．

解答：解：實(shí)驗一
（1）根據(jù)化學(xué)方程式：H₂C₂O₄

濃硫酸  .

△

H₂O+CO₂↑+CO↑可知，有CO₂生成，B裝置中的氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳?xì)怏w，化學(xué)反應(yīng)式是：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
故答案為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（2）C裝置中的澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，而C裝置中無明顯現(xiàn)象，說明二氧化碳已被氫氧化鈉溶液完全吸收；D裝置中濃硫酸的作用是吸收制取CO過程中產(chǎn)生的水，得到干燥的CO；
故答案為：證明二氧化碳已被完全吸收、干燥一氧化碳?xì)怏w；
（3）E裝置中的氧化鐵在CO的還原作用下，由紅色的氧化鐵粉末變成黑色的鐵粉．
故答案為：紅色粉末變成黑色；
（4）F裝置中的澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，可以用來證明二氧化碳的存在；點(diǎn)燃尾氣，是因為過量的有毒一氧化碳會污染空氣，所以要進(jìn)行尾氣處理．
故答案為：證明反應(yīng)生成了二氧化碳、尾氣處理；
實(shí)驗二
實(shí)驗裝置如下圖：鋁粉和氧化鐵粉末在高溫條件下的反應(yīng)叫鋁熱反應(yīng)，屬于置換反應(yīng)，我們可以據(jù)此寫出化學(xué)反應(yīng)式：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃，一氧化碳具有還原性，是在化學(xué)反應(yīng)中得到氧的物質(zhì)，在該反應(yīng)中鋁也是得到氧的物質(zhì)，所以具有還原性．
故答案為：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃、還原；
實(shí)驗方案：
實(shí)驗1：根據(jù)結(jié)論：Zn和CuO能發(fā)生置換反應(yīng)，說明置換出銅單質(zhì)．故實(shí)驗現(xiàn)象是：黑色粉末變成紅色．
故答案為：紅；
實(shí)驗2：根據(jù)現(xiàn)象：發(fā)生爆炸，黑色粉末變成紅色，說明氧化銅變成了銅單質(zhì)，鎂與氧化銅發(fā)生了置換反應(yīng)．
故答案為：無、鎂與氧化銅發(fā)生了置換反應(yīng)；
反思拓展：金屬與金屬氧化物在高溫條件下反應(yīng)的規(guī)律是：活動性較強(qiáng)的金屬可以將其后面的金屬從它們的氧化物中置換出來，與金屬與鹽溶液的反應(yīng)相似．故答案為：鹽溶液．

點(diǎn)評：本題以實(shí)驗探究的形式考查如何得到純凈的一氧化碳，以及實(shí)驗設(shè)計等問題，要同學(xué)們具有綜合的化學(xué)知識，再可做好此題．此題難度較大．