Question

8．某化学兴趣小组根据如图1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3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂（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．
（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CO．
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：含有铁和碳．
【实验探究】
①为验证甲组的猜想，同学们按图2所示装置进行实验（箭头表示气体流向）．
上述实验装置Ⅱ中浓硫酸的作用是吸收水蒸气，装置Ⅰ的作用是检验CO₂，装置Ⅲ的作用是检验CO．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CO₂和CO．
②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		部分黑色粉末被吸引上来	假设二成立
化学方法		部分黑色粉末溶解， 产生气泡．	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

分析 （1）根据炼铁原理，用一氧化碳还原铁矿石进行解答．
【猜想与假设】
尾气中可能含有一氧化碳，或二氧化碳，或一氧化碳和二氧化碳；
黑色固体中可能含有铁，或铁和碳；
【实验与探究】
Ⅰ中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳，所以可以检验CO₂，Ⅲ中灼热的氧化铜变红，说明有一氧化碳，Ⅱ中浓硫酸的作用是：干燥气体．
【交流与反思】
一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境．

解答 解：（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+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【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．
假设一：只含有铁．  假设二：铁和未反应的碳．
【实验与探究】
②Ⅰ中澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳，所以可以检验CO₂，Ⅲ中灼热的氧化铜变红，说明有一氧化碳，Ⅱ中浓硫酸的作用是：干燥气体．
③实验操作及实验现象如表中所示．

实验方法	实验操作	实验现象	实验结论
物理方法 用磁铁吸引	取少量黑色粉末B，用磁铁吸引	部分黑色粉末被吸引上来	假设二成立
化学方法 加入过量的稀盐酸	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，产生气泡	假设二成立

为了防止一氧化碳污染环境，应该对尾气进行处理．
故答案为：（1）3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe+3CO₂
【猜想与假设】CO；假设二：铁和碳
【实验探究】②检验CO₂；检验CO；CO₂和CO

实验方法	实验操作	实验现象	实验结论
物理方法 用磁铁吸引	取少量黑色粉末B，用磁铁吸引	部分黑色粉末被吸引上来	假设二成立
化学方法 加入过量的稀盐酸	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，产生气泡	假设二成立

点评 化学实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据，掌握物质的性质和相互之间的反应关系，并有助于提高观察、实验能力．所以，对化学实验不仅要认真观察，还应掌握观察实验现象的方法．