Question

【题目】某化学兴趣小组根据下列转化关系在实验室中模拟炼铁，并对产物成分进行探究。

（1）炼铁的原理是______________________________（用化学方程式表示）。

（2）甲、乙两个兴趣小组分别对无色气体A和黑色粉末 B的成分进行探究。

（猜想与假设）

甲组在分析了炼铁的原理后，认为无色气体A中可能有CO2，也可能有未反应的_____。

乙组认为黑色粉末的成分中存在以下两种情况：

假设一：只含有铁。假设二：含有______________________________。

（实验探究）

①为验证甲组的猜想，同学们按下图所示装置进行实验（箭头表示气体流向）。

Ⅰ澄清石灰水Ⅱ浓硫酸Ⅲ氧化铜粉末

上述实验装置Ⅱ中浓硫酸的作用是吸收水蒸气，装置Ⅰ的作用是_______________，装置Ⅲ的作用是_________________。当看到Ⅰ中澄清石灰水变浑浊，Ⅲ中黑色固体变成红色后，可以确定无色气体A的成分是__________。

②为验证乙组中假设二是否成立，请你设计实验用化学方法完成以下探究。

实验方法	实验操作	实验现象	实验结论
化学方法	_____	_____	假设二成立

（交流反思）针对甲组实验存在的缺陷，同学们一起进行了改进，解决了污染环境问题。

Answer 1

【答案】3CO+Fe2O32Fe+3CO2 CO 铁和碳 检验CO2 检验CO CO2和CO 加入过量的稀盐酸（或稀硫酸） 黑色粉末部分溶解，产生气泡

【解析】

（1）炼铁是将原料（铁矿石、焦炭、石灰石、空气）通入高炉中，在高炉中发生复杂反应，生成铁的单质，例如以赤铁矿为例，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

（2）猜想与假设：

无色气体A中可能有CO2，也可能有未反应的一氧化碳（CO）；

在反应中，若碳完全反应，黑色粉末中只有铁，若碳过量，则黑色粉末中，存在生成的铁和未反应的碳。假设一：只含有铁， 假设二：铁和碳；

实验与探究：

①二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，可用澄清石灰水检验二氧化碳，装置Ⅰ的作用是检验CO2，一氧化碳在加热时能与氧化铜反应生成红色的铜和二氧化碳，可用灼热的氧化铜检验一氧化碳，装置Ⅲ的作用是一氧化碳，当看到Ⅰ中澄清石灰水变浑浊，说明气体中存在二氧化碳，Ⅲ中黑色固体变成红色后，说明气体中存在一氧化碳，可以确定无色气体A的成分是CO2和CO的混合物；

②铁能与稀盐酸（或稀硫酸）反应生成可溶性的氯化亚铁（或硫酸亚铁）和氢气，碳与稀盐酸（或稀硫酸）不能反应。为验证乙组中假设二是否成立，可取样加入过量的稀盐酸（或稀硫酸），若黑色粉末部分溶解，产生气泡，说明黑色固体存在铁和碳，则假设二成立。填表如下：

实验方法	实验操作	实验现象	实验结论
化学方法	加入过量的稀盐酸（或稀硫酸）	黑色粉末部分溶解，产生气泡	假设二成立