Question

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）经初步分析得知，无色气体A不含有单质，黑色粉末B的成分是一种或两种单质。上述转化关系中，生成一氧化碳的化学方程式是     。
（3）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】
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     。
为验证乙组中假设二是否成立，请你设计实验用物理和化学两种方法完成以下探究。

实验方法	实验操作	实验现象	实验结论
物理方法			假设二成立
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

（1）3CO + Fe₂O₃ 2Fe + 3CO₂    （2）2C + O₂2CO
（3）【猜想与假设】CO    假设二：铁和碳
【实验探究】①检验CO₂      检验CO   CO₂和CO
②注：以下实验方法中，每个操作和现象都正确得1分。

实验方法	实验操作	实验现象
物理方法	取少量黑色粉末B，用磁铁吸引	部分黑色粉末被吸引上来
化学方法	取少量黑色粉末B于试管中，加入过量的稀盐酸	部分黑色粉末溶解，产生无色气泡

 

试题分析：（1）炼铁是利用一氧化碳还原氧化铁：3CO + Fe₂O₃ 2Fe + 3CO₂   
（2）无色气体A不含有单质，即不含氧气，可能是一氧化碳和二氧化碳的混合气体，黑色粉末B的成分是一种或两种单质，即可能是铁或铁和碳的混合物；实验室要得到还原性气体一氧化碳可利用碳和氧气反应得到；
（3）一氧化碳还原氧化铁会生成二氧化碳，由于一氧化碳可能没有完全反应，气体中也可能含有一氧化碳；由于反应物中含有碳，故黑色粉末可能是铁或铁和碳的混合物；
①甲组实验是要证明二氧化碳和一氧化碳的存在，可用澄清石灰水检验二氧化碳，利用一氧化碳的的还原性检验二氧化碳。
②假设二成立说明是铁和碳的混合物，用磁铁吸引后只有部分黑色物质能吸引上来；若用化学方法，则可利用铁能酸反应的性质，可看见部分粉末溶解。