Question

1．某校化学兴趣小组在实验室中模拟炼铁，实验装置如图（1）所示．请回答下列问题

（1）加热氧化铁之前，必须先通入一会儿一氧化碳，以防止玻璃管发生爆炸．
（2）加热一段时间后，先通一氧化碳排尽玻璃管内空气-玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑，该反应的化学方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）实验时试管中的澄清石灰水变浑浊，有关反应的化学方程式是Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．
（4）实验产生的尾气多采用点火烧掉的方法，此燃烧反应的化学方程式是2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂，此方法的缺点主要有浪费能源．
（5）若实验很成功，同学将制得的黑色粉末加入到足量的稀盐酸中，观察到溶液中出现产生气泡现象，并且溶液逐渐变为浅绿色．
（6）图（2）是改进的模拟炼铁实验装置．
①实验前用注水法测出从a到b之间玻璃管和橡皮管的总容积约18mL，并在集气瓶中装满澄清的石灰水；然后用橡皮管按图连接装置，并检查装置的气密性．
②轻轻打开旋塞，石灰水即刻流入烧杯中，当石灰水液面降低到18mL后，开始加热氧化铁；
③当红棕色的粉末全部变黑后，停止加热，关闭旋塞．用弹簧夹夹住靠近b处的橡皮管，目的是防止石灰水发生倒吸，炸裂玻璃管，这时观察到石灰水已经变变浑浊．
④待玻璃管冷却后，把生成的黑色粉末倒在白纸上，它仍然保持黑色；用磁铁靠近黑色粉末，全部被吸引；再取少量黑色粉末放入足量的硫酸铜溶液中，搅拌后发现黑色粉末部分变红．
【提出猜想】黑色粉末的成分是什么呢？
【查阅资料】在铁的氧化物中只有氧化铁是红棕色，其余皆是黑色；只有氧化亚铁在空气中会很快被氧化成氧化铁；只有四氧化三铁有磁性．
【理论探讨】综合以上，同学们得出此次模拟炼铁得到的黑色粉末成分是铁粉和四氧化三铁．
【反思评价】你认为装满澄清石灰水的集气瓶在这个实验中的作用有ABCD（填写序号）．
A．检验CO₂     B．吸收CO₂     C．收集尾气     D．显示导管里的空气是否排完．

Answer 1

分析 （1）根据实验中的注意事项来分析；
（2）根据硬质玻璃管内发生的反应原理、实验现象来分析解答；
（3）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
（4）尾气中含有有毒的一氧化碳，一氧化碳具有可燃性，可以回收利用；
（5）铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气；
（6）②根据实验结果的严密性来分析；
③根据石灰水遇到二氧化碳变浑浊，为防止倒吸，停止加热，应先用弹簧夹夹住橡皮管后，再关闭CO旋塞；
【理论探讨】根据题干信息分析，四氧化三铁和铁为黑色固体，有强磁性，能够被磁铁吸引；
【反思评价】装满石灰水的试剂瓶在实验中检验CO₂；吸收CO₂；收集尾气；显示导管里的空气是否排完．进一步实验验证．

解答 解：（1）加热氧化铁之前，必须先通入一会儿一氧化碳，目的是排尽玻璃管中的空气，以防止玻璃管发生爆炸．故填：通入一会儿一氧化碳；
（2）加热一段时间后，玻璃管中红棕色粉末逐渐变黑，有关反应的化学方程式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．故填：红棕；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，是因为二氧化碳和石灰水中的氢氧化钙反应生成了碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O．故填：变浑浊；Ca（OH）₂+CO₂═CaCO₃↓+H₂O；
（4）点燃时，一氧化碳燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式为：2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂．一氧化碳是一种燃料，可以回收利用，点燃处理浪费了能源；故填：2CO+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO₂；浪费能源；
（5）若实验很成功，同学将制得的黑色粉末加入到足量的稀盐酸中，铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，观察到溶液中出现气泡，并且溶液逐渐变成浅绿色．故填：产生气泡；浅绿；
（6）②开始轻轻打开旋塞，先使一氧化碳把管内空气排净，当石灰水液面降低到18ml即可；故填：18；
③由于一氧化碳和氧化铁反应生成二氧化碳和铁，加热氧化铁，过一会儿观察到澄清石灰水变浑浊；为防止倒吸，停止加热，应先用弹簧夹夹住橡皮管后，再关闭CO旋塞；故填：防止石灰水发生倒吸，炸裂玻璃管；变浑浊；
【理论探讨】四氧化三铁和铁为黑色固体，有强磁性，能够被磁铁吸引；与硫酸铜溶液反应，发现黑色粉末部分变红，说明黑色粉末是四氧化三铁和铁的混合物；故填：铁粉和四氧化三铁；
【反思评价】装满石灰水的试剂瓶在实验中检验CO₂；吸收CO₂；收集尾气；显示导管里的空气是否排完．进一步实验验证；故填：ABCD．

点评 本题考查了如何探究物质的性质和变化规律，掌握反应现象与本质的联系；学会利用猜想和实验验证的方法，进行探究物质的组成成分．