Question

某化学小组查阅资料得知：在不同温度下，甲烷（CH₄）可将氧化铁（Fe₂O₃）还原为Fe、Fe₃O₄中的一种可两种。他们为探究甲烷与氧化铁反应后产物（黑色粉末）的成分，进行了如下实验：

（1）按右图装置连接好仪器，检查装置的气密性后，往装置中添加药品。
①各黑色粉末中滴加稀硫酸，观察到有气泡产生，则黑色粉末中含有      ，产生气泡的化学方程式是       。
②导管b的作用是      。
（2）按下图装置连接好仪器（图中夹持设备已略去）检查装置的气密性，往装置中添加药品，打开止水夹K通入含有少量二氧化碳的的一氧化碳，持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯。

①装置A中反应的化学方程式为        ，装置B中浓硫酸的作用是        。
②持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯的原因是        。D装置的作用是        。
③实验中观察到装置E中石灰水变浑浊，则黑色粉末中含有         。尾气处理方法为       。

Answer 1

（1）①Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑ 。
② 防止滴加稀硫酸时生成的气体从分液漏斗逸出  。
（2）①2NaOH＋CO₂=Na₂CO₃＋H₂O   除去气体中的水蒸气 。
② 防止CO与空气的混合气加热时发生爆炸   防止E中的石灰水被倒吸进玻璃管 。
③Fe₃O₄ 将尾气点燃 。

试题分析：（1）①向黑色粉末中滴加稀硫酸，观察到有气泡产生，说明在黑色粉末中含有铁。铁与稀硫酸反应生成氢气。化学方程式为Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑。
②当打开分液漏斗的开关时，如瓶内压强过大，气体可从漏斗中溢出。所以导管b的作用是防止滴加稀硫酸时生成的气体从分液漏斗逸出。
（2）①装置A中的氢氧化钠可与混合物中的二氧化碳反应，反应的化学方程式为：2NaOH＋CO₂=Na₂CO₃＋H₂O 。浓硫酸有吸水性可除去气体中的水蒸气 。
②持续通入气体一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯的原因是将装置内的空气排尽，防止CO与空气的混合气加热时发生爆炸。D装置的作用是当停止加热时，装置内的温度降低，气压减小，防止E中的石灰水被倒吸进玻璃管。
③实验中观察到装置E中石灰水变浑浊，即说明黑色粉末与一氧化碳反应生成了二氧化碳。所以黑色粉末中含有铁的氧化物，即Fe₃O₄。尾气处理的方法可将尾气点燃（或用气囊收集）。