【实验】一氧化碳还原氧化铁实验

实验原理：

仪器试剂：

实验操作：
 　1、按下图组装仪器，并检查其密性

 　2、把少量研细的氧化铁粉末装进硬质玻管中，轻轻转动，使氧化铁粉末均匀地附在玻璃管内壁上
 　3、把硬质玻管接入装置系统中，现通入一氧化碳气体排气；待排尽后，点燃出气口处的酒精灯及酒精喷灯，并观察装置中所发生的变化
 　4、当红棕色粉末已转变成黑色后，停止加热，再通一会儿一氧化碳，直至玻璃管冷却

实验现象：
  红棕色的氧化铁粉末逐渐变成黑色，同时澄清的石灰水逐渐变浑浊

注意问题：
 　1、一氧化碳还原氧化铁是在封闭的硬质玻管中进行的，先通一氧化碳，可以把管内的空气排出，防止一氧化碳与空气混合受热爆炸
 　2、一氧化碳应预先制备好，放在贮气瓶内，也可以球胆代替贮气瓶

实验改进：
  可将上述装置除尾气的部分，改成用气球收集，这样收集得到的未燃一氧化碳气体可重复利用

 

第二篇：一氧化碳还原氧化铁

8A：一氧化碳还原氧化铁

（2011?武汉）实验室里，用如右图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质．关于该实验，下列说法错误的是（　　）

分析：A、根据二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊判断；
B、除铁粉以外，四氧化三铁、氧化亚铁也是黑色的；
C、根据提供可知，还可能生成四氧化三铁、氧化亚铁等；
D、从尾气中可能有一氧化碳考虑．

解答：解：A、试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成是正确的；
B、因此反应也可能生成四氧化三铁或氧化亚铁，它们也是黑色的，所以玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁，正确；
C、此反应中的生成物可能有铁粉和四氧化三铁、氧化亚铁，所以玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成，错误；
D、尾气中可能有一氧化碳，一氧化碳有毒，所以一定要进行尾气处理，故正确．
故选C．

（2008?连云港）将CO通入盛有12g Fe₂O₃的试管内，加热反应一段时间后，停止加热，继续通入CO至试管冷却，此时试管内残留固体的质量为9.6g，则反应生成铁的质量为（　　）

考点：一氧化碳还原氧化铁；根据化学反应方程式的计算．

专题：有关化学方程式的计算；差量法．

分析：此题是一道利用差量法解决的典型题目，根据反应时氧化铁与铁的相对分子质量差，列出比例进行求解即可．

解答：解：反应前后氧化铁与铁的相对分子质量差，与两物质质量的差成比例
设生成的铁的质量是x
固体减少的质量是12-9.6=2.4g
3CO+Fe₂O₃高温¯2Fe+3CO₂    差量    
    160        112          48
                  x          2.4g

112/48=x/2.4g
解得x=5.6g
故选B

（2011?苏州）下列有关化学反应的说法正确的是（　　）

解：A、化学变化发生时一定有能量的变化，但并不是都放热，故此选项错误．
B、置换反应中元素化合价一定会有改变，但并不是所有元素的化合价都有改变，故此选项错误．
C、根据方程式的配平可知其计量数之比，利用其方程式可知其化学计量数之比是：3：1，故此选项正确．
D、铜比锌的活动性弱，所以铜不能置换出锌的单质，锌不会有锌析出，故此选项错误．
故选C

（2011?济南）在一硬质玻璃管中盛放着8gFe₂O₃，通入CO气体高温加热一段时间，冷却后，测得玻璃管内固体物质的质量减少了1.2g，则此时玻璃管内固体物质中铁元素的质量为下列的（　　）

解答：解：由于变化前后铁元素的质量保持不变，都在试管内，所以可以根据氧化铁中的铁元素的质量确定最后固体中的铁元素的质量．氧化铁中的铁元素的质量分数为        56×2

                                                        

56×2+16×3×100%=70%，

所以8g氧化铁中铁元素的质量为8g×70%=5.6g．而部分反应后的试管内物质，由于铁不会转化为气体逸出，所以铁元素的质量为5.6g．（本题很容易错误理解为使试管内的铁的质量，即单质铁的质量）

（2005?苏州）现有A、B、C、D、E、F、G七种物质，C、F是最常见的金属，B是气体单质，D为浅绿色溶液，G为蓝色溶液，它们之间存在如下关系：

（1）推测下列物质的化学式：B     ，D           ,，F        ；
（2）写出C→A转化的化学方程式：                           

分析：由C、F是最常见的金属，D为浅绿色溶液，G为蓝色溶液，可得C和F，然后逐步的推导出其它物质．

解答：解：由C+G→D+F，D为浅绿色溶液，G为蓝色溶液
可得C为铁，而F为铜．
又由C+E→B+D，C、F是最常见的金属，B是气体单质
可得B为氢气，E为一种酸，D为一种铁盐．
C点燃可得A，所以A为四氧化三铁．
故答案为：（1）H₂、FeS0₄（或FeCl₂）、Cu
（2）3Fe+20₂点燃¯Fe₃0₄

（2010?泸州）（1）工业炼铁是用CO和Fe₂O₃反应制得铁，其化学方程式为

（2）根据铁、铜、铝三种金属的活动顺序判断下列化学方程式正确的是      （填序号）．
①3Fe+2AlCl₃=3FeCl₂+2Al  ②3Cu+2AlCl₃=3CuCl₂+2Al  ③Fe+CuCl₂=FeCl₂+Cu
（3）某实验室废液中含有HCl、FeCl₂和CuCl₂等物质，若向其中加入稍过量的铁粉，充分反应后过滤，则滤渣中含有           

（填化学式）．

解答：解：（1）由于一氧化碳具有还原性，在高温的条件下，可以把氧化铁还原为铁，故答案为：3CO+Fe₂O₃高温¯ 2Fe+3CO₂
（2）由于铁、铜、铝的金属活动性由强到弱的顺序是铝＞铁＞铜，而只有前面的金属可以把排在它后面的金属从盐溶液中置换出来，故答案为：③
（3）由于铁可以和溶液中的HCl、CuCl₂发生反应，且铁是过量的，因此充分反应后过滤，滤渣中含有生成的铜和过量的铁，故答案为：Fe和Cu

如图是金属活动性顺序中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限．
（1）选择编号填空：铝的利用比铜和铁晚得多，原因是                                     

；目前铝在多个领域替代易生锈的钢铁，其主要原因是                       ．
①铝的硬度小 ②铝很活泼   ③地壳中铝的含量高   ④铝的表面易生成致密的保护膜
（2）钢铁的冶炼是人类文明的一个重要标志．图8-4是实验室模拟炼铁的装置图，写出冶炼生铁的化学方程式：                

；能证明产物中有铁粉的方法是：                                             ．
（3）在组装仪器时，把玻璃管插入橡胶管的操作方法是：                                                         

分析：金属越活泼，越不易冶炼出来，铝虽然活动性比铁强，但是表面有致密的氧化物薄膜而导致不易生锈．
检验铁的存在可以使用加酸化气的方法．
用水将玻璃管润湿，以起到润滑的作用．

解答：解：（1）在金属活动性顺序中，铝＞铁＞铜，金属越活泼，越不易冶炼出来，故铝的利用比铜和铁晚得多，铝虽然活动性比铁强，但是表面有致密的氧化物薄膜而导致不易生锈，所以本题答案为：铝比铜铁活泼不易从矿物中提炼出来，③④；
（2）根据图可知，此反应为一氧化碳还原氧化铁，检验铁的存在可以使用加酸化气的方法，所以本题答案为：
3CO+Fe₂O₃高温¯3CO₂+2Fe，取反应的少量固体放入盐酸中看有无气泡生成；
（3）在组装仪器时，为使玻璃管易于插入橡胶管，往往用水将玻璃管润湿，以起到润滑的作用，所以本题答案为：先把试管口用水湿润，然后稍稍用力，即可把玻璃管插入胶皮管．

（2011?无锡）钢铁是使用最多的金属材料．在今年的化学活动周中，某校兴趣小组的同学在老师指导下做了二个有关铁的实验．
实验一：用干燥纯净的一氧化碳还原氧化铁
实验装置如下图：

其中A是实验室用草酸（H₂C₂O₄）和浓硫酸加热制取一氧化碳的气体发生装置，反应的化学方程式是：H₂C₂O_{4加热浓硫酸¯¯}H₂O+CO₂↑+CO↑．请回答下列问题：
（1）B装置中发生反应的化学方程式是                                      ．
（2）C装置无明显现象，C装置的作用是                                                     ．
D装置中浓硫酸的作用是                                              ．
（3）E装置中的实验现象是                                               ．
（4）F装置的作用是                                                   、                    ．
实验二：铝粉和氧化铁粉末反应（铝热反应）
实验装置如下图：
图中纸漏斗由两张滤纸折叠成漏斗状套在一起，使四周都有四层，点燃镁条后观察到的现象：镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，纸漏斗的下部被烧穿，有熔融物落入细沙中．
实验后老师作了如下提示：实验中镁条和氯酸钾的作用是提供反应所需的高温条件，铝粉和氧化铁粉末在高温条件下的反应叫铝热反应，属于置换反应，该反应常用于焊接钢轨．请写出该反应的化学方程式                                       

．该反应中单质铝与一氧化碳有相似的                             （填“氧化”或“还原”）性．
实验后同学们对金属与金属氧化物间的反应产生兴趣，激发了探究热情．
提出问题：任何金属与金属氧化物在高温条件下都能反应吗？
同学们在请教老师后设计了如下实验方案并进行了探究．
实验方案：

实验总结：金属与金属氧化物在高温条件下有些能反应，有些不能反应．
反思拓展：金属与金属氧化物在高温条件下反应的规律和金属与                       的反应相似．

分析：实验一：
（1）氢氧化钠溶液吸收二氧化碳生成二氧化碳与水；
（2）澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊，可用来检验二氧化碳的存在；浓硫酸具有很好的吸水性；
（3）根据一氧化碳还原氧化铁的生成物考虑；
（4）澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊，可用来检验二氧化碳的存在；
实验二：
实验装置如下图：根据铝粉和氧化铁粉末在高温条件下的反应叫铝热反应，属于置换反应，写出化学反应式；一氧化碳具有还原性；
实验方案：实验1：根据结论：Zn和CuO能发生置换反应．填写实验现象；
实验2：根据现象写出结论．

解答：解：实验一
（1）根据化学方程式：H₂C₂O_{4加热浓硫酸¯¯}H₂O+CO₂↑+CO↑可知，有CO₂生成，B装置中的氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳气体，化学反应式是：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
故答案为：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（2）C装置中的澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊，而C装置中无明显现象，说明二氧化碳已被氢氧化钠溶液完全吸收；D装置中浓硫酸的作用是吸收制取CO过程中产生的水，得到干燥的CO；
故答案为：证明二氧化碳已被完全吸收、干燥一氧化碳气体；
（3）E装置中的氧化铁在CO的还原作用下，由红色的氧化铁粉末变成黑色的铁粉．
故答案为：红色粉末变成黑色；
（4）F装置中的澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊，可以用来证明二氧化碳的存在；点燃尾气，是因为过量的有毒一氧化碳会污染空气，所以要进行尾气处理．
故答案为：证明反应生成了二氧化碳、尾气处理；
实验二
实验装置如下图：铝粉和氧化铁粉末在高温条件下的反应叫铝热反应，属于置换反应，我们可以据此写出化学反应式：2Al+Fe₂O_3高温¯2Fe+Al₂O₃，一氧化碳具有还原性，是在化学反应中得到氧的物质，在该反应中铝也是得到氧的物质，所以具有还原性．
故答案为：2Al+Fe₂O_3高温¯2Fe+Al₂O₃、还原；
实验方案：
实验1：根据结论：Zn和CuO能发生置换反应，说明置换出铜单质．故实验现象是：黑色粉末变成红色．
故答案为：红；
实验2：根据现象：发生爆炸，黑色粉末变成红色，说明氧化铜变成了铜单质，镁与氧化铜发生了置换反应．
故答案为：无、镁与氧化铜发生了置换反应；
反思拓展：金属与金属氧化物在高温条件下反应的规律是：活动性较强的金属可以将其后面的金属从它们的氧化物中置换出来，与金属与盐溶液的反应相似．故答案为：盐溶液

（2009?盐城）利用下图所示装置测定某含菱铁矿的矿石样品中碳酸亚铁的质量分数（杂质不含铁元素且在实验过程中不发生任何变化），实验数据记录在下表中．
提示：FeCO₃ 高温¯    FeO+CO₂↑                                                                      

（1）该含菱铁矿的矿石样品中碳酸亚铁的质量分数                       ；
（2）实验结束后盛有澄清石灰水的试管的总质量比反应前的总质量增加                  克．

分析：（1）固体物质的减少主要是因为从碳酸亚铁变成铁，失去了CO₃，所以质量的减少为CO₃↑的质量，根据两者的关系求算碳酸亚铁的质量，从而求算出其质量分数．
（2）空硬质玻璃管中减少的质量就是与一氧化碳结合的氧元素的质量，所以要根据与一氧化碳结合的氧元素的质量求算二氧化碳的质量．

解答：解：（1）因空硬质玻璃管质量是l45.6g，实验前硬质玻璃管（含样品）的质量是165.6g，实验后硬质玻璃管（含样品）的质量是159.6g，参加反应的样品的质量是165.6g-l45.6g=20g，而固体物质的质量减少为165.6g-159.6g=6g，即碳酸根的质量为6g；设碳酸亚铁的质量为x．
FeCO₃～CO₃
116     60
x       6g
116/60=x/6g
x=11.6g
碳酸亚铁在样品中的质量分数为11.6g/20.0g×100%=58%
（2）分析可知碳酸根离子中只有一个氧原子和一氧化碳而生成二氧化碳，而剩余部分直接转化为二氧化碳．设与一氧化碳反应生成的二氧化碳的质量为y，而碳酸亚铁分解所生成的二氧化碳质量为z．
CO₃～一氧化碳转化的CO₂～碳酸亚铁分解产生的CO₂
60       44               44
6g        y               z
60/6g=44/y=44/z
y=4.4g
z=4.4g
所以二氧化碳总质量为4.4g+4.4g=8.8g．
故答案为：58%；
（2）生成二氧化碳的质量是：8.8g．这些二氧化碳被试管中的澄清石灰水吸收，实验结束后盛有澄清石灰水的试管的总质量比反应前的总质量增加 8.8g．
故答案为：8.8g．

（2010?湛江）在古代，人们曾经把A矿石放入烈火中煅烧获得一种红色金属．下图是A能发生的变化，根据图示回答下列问题．

（1）写出B、C的化学式：B        ，C        ．
（2）你能判断出A中含有的元素是            ，依据是                   ．
（3）D与NaOH溶液反应的化学方程式：                             ，该反应属于                 反应（填反应类型）．

分析：红色金属为铜，蓝色沉淀为氢氧化铜沉淀；蓝色溶液为可溶性铜盐的溶液，常指硫酸铜溶液；能与Fe₂O₃反应生成Fe的物质主要为C、H₂和CO；
利用以上物质的性质，结合转化关系图中反应的特点，采用逆推的方法完成对物质的推断；根据对物质的推断结果，完成所提出的问题．

解答：解：（1）根据无色气体B能在高温下与木炭反应生成的C物质可以还原Fe₂O₃，生成无色气体B，可推断气体B为CO₂、C为CO；
故答案为：CO₂；CO；
（2）根据蓝色溶液D由A与稀硫酸反应所得，可判断D溶液为硫酸铜溶液，硫酸铜与氢氧化钠生成的蓝色沉淀为氢氧化铜；A能与稀硫酸反应生成硫酸铜、放出二氧化碳，根据反应前后元素不变，物质A中应含有碳元素、铜元素；
故答案为：铜、碳；反应前后元素种类不变；
（3）溶液D为蓝色硫酸铜溶液，与氢氧化钠溶液混合能生成蓝色氢氧化铜沉淀和硫酸钠溶液；该反应是两种化合物交换成分生成两种化合物的复分解反应；
故答案为：CuSO₄+2NaOH=Cu（OH）₂↓+Na₂SO₄；复分解．

（2008?枣庄）工业上以大理石和赤铁矿（Fe₂O₃）为主要原料可以制取B和G，其转化关系如下图所示，已知D、G的主要成分为单质．（C是能使澄清石灰水变浑浊的常见气体）
试回答下列问题：
（1）写出工业上制取的两种物质的化学式：B         ，G         ．
（2）写出下列反应的化学方程式：
反应①                                     ．反应②                        ．反应③                             ．

解答：解：由C是能使澄清石灰水变浑浊的常见气体，可知C是二氧化碳．由图框A物质在高温下分解生成二氧化碳和B，结合题中给出信息：在工业上以大理石为主要原料可以制取B，可以推出A是大理石的主要成分碳酸钙，B是氧化钙．在工业上以赤铁矿（Fe₂O₃）为主要原料，用一氧化碳作还原剂可以炼铁，所以G是铁，又由图框可知E和F在高温下反应生成了二氧化碳和铁，E又是二氧化碳和D在高温下反应生成的，可以推出，D是碳，E是一氧化碳，那么F就是赤铁矿的主要成分氧化铁．至此，各种物质都已推出，也可以写出物质之间反应的化学方程式．
故答为（1）CaO，Fe．
（2）CaCO₃高温¯CaO+CO₂↑，CO₂+C高温¯2CO，3CO+Fe₂O₃高温¯2Fe+3CO₂ ．