Question

9．铁矿石是怎样炼成铁呢？某活动小组在模拟了铁矿石．如下所示．

（1）该活动小组将实验组装好后，设计了下列实验操作步骤：①给玻璃管加热②停止加热③通入一氧化碳气体④停止通入一氧化碳气体，正确操作步骤③①②④
（2）开始加热前如何证明装置中空气已被排尽在最右端的导管口收集一小试管气体，进行验纯，若听到轻微的声音则证明装置内的空气已被排净
（3）试验过程中，能证明发生化学反应的现象是玻璃管内的红色粉末变成黑色、试管内澄清的石灰水变浑浊．
相关化学方式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
（4）该实验中石灰水的作用是什么？验证二氧化碳的生成．
（5）实验有一处明显不妥之处，请加以改正将尾气点燃或收集．
（6）为进一步证明玻璃管中固体有铁生成，按要求设计实验方案．

验证方法	实验操作	实验现象、结论
物理方法
化学方法

Answer 1

分析 （1）根据一氧化碳还原氧化铁的实验注意事项分析；
（2）根据气体的验纯方法来分析；
（3）根据实验的原理以及实验现象来分析；
（4）二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；
（5）根据一氧化碳的毒性和可燃性分析如何尾气处理；
（6）物理方法可以利用铁能被磁铁吸引的特点验证；化学方法可以利用铁与稀盐酸反应生成氢气的特点验证．

解答 解：（1）一氧化碳具有可燃性，加热前一定要先通入一氧化碳气体，然后给玻璃管加热，完全反应后停止加热，为防止生成的铁又被氧化，要再通一会一氧化碳．所以正确的操作步骤是③①②④；
故答案为：③①②④；
（2）可在盛放石灰水的试管右端导管口收集一小试管气体，进行检验，若听到尖锐的爆鸣声说明试管内的空气没有排净，如果出现比较轻微的声音则说明已经排净；故填：在最右端的导管口收集一小试管气体，进行验纯，若听到轻微的声音则证明装置内的空气已被排净；
（3）一氧化碳能把红棕色的氧化铁粉末还原成黑色的铁粉，化学反应式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；如果试管中的石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成．故填：玻璃管内的红色粉末变成黑色；试管内澄清的石灰水变浑浊；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
（4）试管中的石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成．故填：验证二氧化碳的生成；
（5）一氧化碳有毒会污染空气，所以要进行尾气处理，可以用点燃或收集的方法．
故答案为：将尾气点燃或收集；
（6）为进一步证明玻璃管中固体有新物质铁生成，用物理方法时可用铁能被磁铁吸引的特点验证；用化学方法时可以利用铁与稀盐酸反应生成氢气的特点验证．答案见下表：

验证方法	实验操作	实验现象、结论
物理方法	用磁铁吸引	有固体被吸引，固体中含有铁
化学方法	加稀盐酸	有气泡冒出，固体中含有铁

点评 本题考查一氧化碳还原氧化铁的步骤、现象、化学反应式的书写，以及用不同的方法验证铁的存在，需要同学们具有比较全面的化学知识．