题目内容
【题目】某化学兴趣小组在实验室中模拟炼铁,他们把焦炭和氧化铁粉末合加强热,得到无色气体A和黑色粉末B(如图所示)。
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(1)他们炼铁反应的化学方程式是________。
(2)经分析得知,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。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)甲组认为无色气体A中可能有CO2,也可能有CO。
乙组认为黑色粉末的成分中存在以下两种情况:
①只含有________。
②含有铁和碳。
(实验探究)(1)为验证甲组的猜想,同学们按下图所示装置进行实验。
装置甲的作用是_____________,装置乙的作用是_______________。当看到甲中澄清石灰水变浑浊,乙中____________后,可以确定无色气体A是CO2、CO的混合气体。有同学提出把甲、乙交换位置,让气体A先通过热的氧化铜也可以达到同样的实验目的,你的判断是_________(填“可以”或“不可以”)。
(2)为验证乙组中假设②是否成立,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 |
(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。
【答案】Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2; 铁; 检验二氧化碳 检验一氧化碳 Ⅰ中澄清石灰水变浑浊,Ⅲ中黑色固体变成红色 不可以 取少量黑色粉末B,用磁铁吸引 部分黑色粉末被吸引上来
【解析】
(1)氧化铁和一氧化碳在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳,化学方程式为:Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2;
【猜想与假设】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,所以当看到甲中澄清石灰水变浑浊,乙中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是CO2、CO的混合气体; 把甲、乙交换位置,让气体A先通过热的氧化铜,一氧化碳和氧化铜生成的二氧化碳也能是澄清石灰水变浑浊,对二氧化碳的检验会造成干扰,所以不可以达到同样的实验目的;
(2)为验证乙组中假设②是否成立,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 |
实验结论是“假设二成立”,即黑色粉末是铁与碳的混合物,可根据铁被磁铁吸引,碳不被磁铁吸引加以验证;故答案为:取少量黑色粉末B,用磁铁吸引, 部分黑色粉末被吸引上来。