Question

甲、乙两位同学根据下列转化关系在实验室中模拟炼铁，并对生成物的成分进行探究．
①模拟炼铁的原理可能是

 

（用化学方程式表示）．
②初步分析得知，黑色粉末B的成分是一种或两种单质．
【猜想与假设】
甲同学认为无色气体A中可能有CO₂，也可能有

 

．
乙同学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】
（1）验证甲同学猜想的实验装置（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

 

，当看到Ⅰ中足量的澄清石灰水变浑浊，Ⅲ中黑色固体变成红色后，可以确定无色气体A的成分是

 

．
（2）为验证乙同学的假设二成立，请你设计实验用物理方法（或化学方法）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】对甲同学实验存在的缺陷，甲、乙同学一起进行了改进，解决了污染环境问题．

Answer 1

考点：实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,铁的冶炼,碳的化学性质,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：科学探究

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】
磁铁能够吸引铁，稀盐酸能和铁反应生成氯化亚铁和氢气；
【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

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】
（1）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．
（2）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：
①3CO+Fe₂O₃

高温  .

 2Fe+3CO₂
【猜想与假设】CO；假设二：铁和碳
【实验探究】①检验CO₂；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．