Question

20．某化学小组利用如图1所示装置（部分装置已略去）探究碳和碳的氧化物的性质．

（1）若X为一氧化碳，Y为氧化铜粉末．打开K，先缓缓通入一氧化碳，一短时间后加热硬质玻璃管甲，待反应完全后停止加热，仍继续通入一氧化碳直到甲冷却，防止生成的物质再被氧化．

装置	现象	化学方程式
甲	黑色粉末变为红色	3CO+Fe2O3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2
乙	澄清石灰水变浑浊	CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O

（2）上述操作中，打开K后若先加热后通入一氧化碳，后果是可能发生爆炸，装置中需要进一步完善的地方是该实验需要对尾气进行处理．
（3）若Y是由氧化铜和足量木炭粉组成的混合物，利用如图装置进行实验，并对生成气体的成分进行探究．
【提出问题】生成的气体中是否含有一氧化碳？
【实验探究】①关闭K，加热甲至一定温度使反应发生．
②在a导管处连接气体收集装置，可以用如图2装置中C（填序号）收集气体．
【实验结论】③当乙和丙中出现的现象为浑浊、变为红色时，则证明生成的气体中一定含有一氧化碳．
【实验拓展】④通过上述实验总结CO和CO₂的性质．CO：难溶于水、还原性；CO₂：能溶于水、与石灰水反应．
⑤分析实验中产生一氧化碳的原因碳在高温下，不但能跟金属氧化物反应，夺取其中的氧，生成二氧化碳；还能夺取二氧化碳中的氧，生成一氧化碳．

Answer 1

分析 （1）根据一氧化碳具有还原性和毒性，能和氧化铜反应生成铁和二氧化碳进行解答；根据乙中的澄清石灰水出现了白色浑浊，说明生成二氧化碳进行解答；
（2）考虑一氧化碳的可燃性和毒性；
（3）根据氧化铜和足量木炭粉，在高温下，不但能跟金属氧化物反应，夺取其中的氧，生成二氧化碳；还能夺取二氧化碳中的氧，生成一氧化碳．

解答 解：
（1）一氧化碳具有还原性，能和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，故其化学方程式为3CO+Fe₂O₃ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；乙中的澄清石灰水出现了白色浑浊，说明生成二氧化碳，二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（2）操作中，打开K后若先加热后通入一氧化碳，后果是可能发生爆炸，装置中需要进一步完善的地方是该实验需要对尾气进行处理；
（3）若Y是由氧化铜和足量木炭粉组成的混合物，则：
【实验探究】由于一氧化碳的密度小于水的密度，可通过右边长导管将氢氧化钠排出，将气体收集在集气瓶中，所以，最为合理装置是c．
【实验结论】③因为装置乙和丙中分别为澄清石灰水，紫色石蕊溶液，故当乙和丙中出现的现象为 浑浊、变为红色时，则证明生成的气体中一定含有一氧化碳．
【实验拓展】④通过上述实验总结CO和CO₂的性质，分别为：
CO的性质为：难溶于水、还原性；CO₂的性质为：能溶于水、与石灰水反应．
⑤分析实验中产生一氧化碳的原因碳在高温下，不但能跟金属氧化物反应，夺取其中的氧，生成二氧化碳；还能夺取二氧化碳中的氧，生成一氧化碳．
故答案为：
（1）

装置	现象	化学方程式
甲		3CO+Fe2O3 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2
乙		CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O

（2）可能发生爆炸，该实验需要对尾气进行处理．
（3）【实验探究】②C．
【实验结论】③浑浊、变为红色．
【实验拓展】④难溶于水、还原性； 能溶于水、与石灰水反应．
⑤碳在高温下，不但能跟金属氧化物反应，夺取其中的氧，生成二氧化碳；还能夺取二氧化碳中的氧，生成一氧化碳．

点评 此类题目主要对炼铁的实验原理、实验现象、操作步骤、尾气处理、装置连接及实验分析与评价等方面进行考查．熟练掌握该实验的反应原理以及实验注意事项是解决此类问题的关键．