人教版2024下冊/第八單元金屬和金屬材料/課題3金屬資源的利用和保護實驗16一氧化碳還原氧化鐵實驗【實驗目的】1．加深對一氧化碳還原性的理解。2．學習尾氣處理的方法。【實驗儀器】硬質玻璃管、單孔橡皮塞、雙孔橡皮塞、鐵架臺、酒精燈、酒精噴燈、玻璃導管、試管【實驗試劑】一氧化碳、氧化鐵、澄清石灰水【實驗過程】（1）按下圖組裝儀器，并檢查裝置的氣密性。（2）裝入藥品，固定裝置。（3）點燃酒精燈。（4）向玻璃管中通入一氧化碳。（5）點燃酒精噴燈。（6）反應完成后，熄滅酒精噴燈。（7）硬質玻璃管冷卻后，停止通入一氧化碳。（8）熄滅酒精燈。【實驗記錄】（1）玻璃管內：紅棕色粉末逐漸變黑。反應的化學方程式：Fe2O3＋3CO高溫2Fe＋3CO2（2）試管內：澄清石灰水變渾濁。反應的化學方程式：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O（3）酒精燈處：氣體燃燒并產生藍色火焰。反應的化學方程式：2CO＋O2點燃2CO21.煉鐵的主要原理利用一氧化碳與氧化鐵的反應，將鐵從鐵礦石中還原出來。2.實驗室利用一氧化碳還原氧化鐵的實驗（1）裝置尾部酒精燈的作用是：點燃尾氣，防止污染空氣。（2）實驗開始時，要先通入CO，一段時間后再點燃酒精噴燈，目的是排盡裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸。（3）實驗結束，停止加熱后，要繼續通CO直至玻璃管冷卻，或用彈簧夾夾緊玻璃管兩端的膠皮管直至玻璃管冷卻，才可以把固體倒到白紙上觀察。不能把熱的固體直接倒出來觀察的原因是生成的鐵在高溫時會重新被氧化。（4）在CO還原Fe2O3的反應中，CO具有還原性，作還原劑。【注意】①實驗結束，停止加熱后，要繼續通CO直至玻璃管冷卻，同時防止石灰水發生倒吸現象。②若沒有酒精噴燈也可用酒精燈代替，但需在火焰外加金屬網罩，使火焰集中，提高溫度。③一氧化碳還原氧化鐵實驗中，通入氣體與控制加熱的順序可簡記為“一氧化碳早出晚歸，酒精噴燈遲到早退”。【典例1】（24-25九年級上·福建泉州·階段練習）實驗室用CO與赤鐵礦煉鐵的實驗步驟正確的是①通CO

②高溫加熱

③停止通CO

④熄滅酒精噴燈A．①②③④ B．①②④③ C．②①③④ D．②①④③【答案】B【解析】實驗室用CO與赤鐵礦煉鐵，實驗開始時應先通入一氧化碳，再加熱，其目的是排盡裝置中的空氣，防止發生爆炸；實驗結束后應先熄滅酒精噴燈，繼續通入一氧化碳至玻璃管冷卻至室溫，防止生成的鐵被氧化，因此正確的實驗步驟是①②④③，故選B。【典例2】（2024·四川內江·中考真題）如圖是實驗室模擬工業煉鐵的裝置。下列有關分析不正確的是A．澄清石灰水變渾濁，說明有CO2生成B．該反應中，失去氧的物質是COC．CO具有可燃性D．硬質玻璃管中固體質量逐漸減小【答案】B【解析】A、二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，澄清石灰水變渾濁，說明有CO2生成，故選項說法正確；B、一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應生成鐵和二氧化碳，該反應中，失去氧的物質是氧化鐵，故選項說法錯誤；C、一氧化碳有毒，直接排放到空氣中會污染環境，常在裝置末端的導管口放一盞燃著的酒精燈，是為了點燃尾氣，利用的是一氧化碳具有可燃性，故選項說法正確；D、一氧化碳具有還原性，高溫下與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，隨著反應的進行，硬質玻璃管中固體質量逐漸減小，故選項說法正確；故選：B。【典例3】（24-25九年級上·陜西榆林·階段練習）用下圖進行有關碳及其氧化物的性質實驗。下列說法中不正確的是A．一段時間后，甲裝置中黑色炭粉減少，丁中澄清石灰水變渾濁B．乙中硬質玻璃管內發生反應的化學方程式為C．丙裝置可防止液體倒吸D．該裝置的不足之處是未進行尾氣處理【答案】D【解析】A、碳和二氧化碳在高溫條件下生成一氧化碳，一氧化碳和赤鐵礦中的氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，則可觀察到甲裝置中黑色炭粉減少，丁中澄清石灰水變渾濁，該選項說法正確；B、乙中一氧化碳和赤鐵礦中的氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：，該選項說法正確；C、丙裝置為空試管，作用為防止液體倒吸，該選項說法正確；D、一氧化碳難溶于水，丁裝置能收集未反應的一氧化碳，則該裝置進行了尾氣處理，該選項說法不正確。故選D。【典例4】（24-25九年級下·安徽·單元測試）如圖是模擬工業煉鐵的裝置圖，回答下列問題：(1)甲裝置玻璃管內的現象為，反應的化學方程式。(2)實驗開始前要先通一段時間CO，再點燃酒精噴燈加熱，目的是。(3)實驗結束后，先熄滅酒精噴燈，待玻璃管冷卻到室溫后停止通CO，目的是。(4)乙裝置中澄清石灰水的作用是。【答案】(1)紅色固體逐漸變為黑色3CO+Fe2O32Fe+3CO2(2)排盡裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸(3)防止灼熱的鐵被氧化(4)檢驗生成的二氧化碳【解析】（1）一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應生成鐵和二氧化碳，甲試管中紅色固體逐漸變為黑色；該反應的化學方程式為：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；（2）一氧化碳具有可燃性，與空氣混合點燃易發生爆炸，為避免爆炸，應先通入一氧化碳氣體，故填：排盡裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸；（3）實驗結束后，先熄滅酒精噴燈，繼續通入CO至冷卻，防止灼熱的鐵被氧化；（4）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，則乙裝置中澄清石灰水的作用是檢驗生成的二氧化碳。1．下圖是實驗室模擬工業煉鐵的裝置圖，下列說法不正確的是A．通入的CO要先驗純B．實驗開始時，應先通CO，再點燃酒精噴燈C．應把尾氣通入水中，以除去尾氣中的COD．實驗中，B處紅棕色粉末變黑，C處變渾濁【答案】C【詳解】A、一氧化碳有可燃性，不純點燃時會發生爆炸，則通入的CO要先驗純，故選項說法正確。B、實驗開始時，應先通入一氧化碳，排出裝置內的空氣后，再點燃酒精噴燈，以排盡玻璃管中的空氣，防止發生爆炸，故選項說法正確。C、圖中缺少尾氣處理裝置，但不能把尾氣通入盛有水中，因為一氧化碳難溶于水、不與水反應，故選項說法錯誤。D、一氧化碳具有還原性，能與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，會觀察到B處紅棕色固體變黑，C處變渾濁（二氧化碳和氫氧化鈣反應產生碳酸鈣和水），故選項說法正確。故選：C。2．下圖為一氧化碳還原氧化鐵實驗。下列說法中錯誤的是A．開始時應先通入一氧化碳，后加熱玻璃管B．實驗中玻璃管里粉末由紅棕色逐漸變成黑色C．參加反應的氧化鐵和一氧化碳質量比為D．該實驗中缺少尾氣處理裝置【答案】C【詳解】A、開始時應先通入CO后加熱玻璃管，目的是排盡玻璃管中的空氣，防止發生爆炸，說法正確，不符合題意；B、一氧化碳具有還原性，能在高溫下與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，實驗中玻璃管內紅棕色粉末變為黑色，說法正確，不符合題意；C、該實驗中一氧化碳在高溫的條件下與氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，化學方程式為：，參加反應的氧化鐵和一氧化碳的質量比為160：（28×3）=40：21，選項錯誤，符合題意；D、一氧化碳有毒，直接排放到空氣中會污染環境，本實驗中缺少尾氣處理裝置，說法正確，不符合題意。故選：C3．實驗室用如圖裝置模擬煉鐵，下列說法錯誤的是A．裝置A中的現象為黑色粉末變紅B．裝置B中澄清石灰水變渾濁C．裝置A中發生反應的化學方程式為D．裝置C的作用是處理尾氣【答案】A【解析】A、一氧化碳與氧化鐵（紅色）在高溫下反應生成鐵（黑色）和二氧化碳，故裝置A中可觀察到的現象為紅色固體逐漸變為黑色，故A符合題意；B、一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應生成鐵和二氧化碳，二氧化碳能使澄清水灰水變渾濁，故B不符合題意；C、一氧化碳與氧化鐵在高溫下反應生成鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為，故C不符合題意；D、一氧化碳有毒，需要進行尾氣處理，可在末端將未反應的一氧化碳點燃處理，則裝置C的作用是處理尾氣，故D不符合題意。故選A。4．（24-25九年級上·安徽·期末）實驗室用如圖裝置進行CO還原Fe2O3實驗。下列說法正確的是A．玻璃管中粉末由紅色變成白色B．實驗結束前，應該先停止加熱，再停止通入COC．實驗中兩個酒精燈的作用一樣D．該反應的類型為置換反應【答案】B【解析】A、一氧化碳和氧化鐵反應生成鐵和二氧化碳，氧化鐵為紅色，鐵粉為黑色，則玻璃管中粉末由紅色變成黑色，該選項說法錯誤；B、為了防止澄清石灰水倒吸，實驗結束后，應先停止加熱，繼續通入一氧化碳至裝置冷卻為止，該選項說法正確；C、玻璃管下面的酒精燈的作用為加熱，而末端酒精燈的作用為點燃一氧化碳，作用不同，該選項說法錯誤；C、置換反應是指一種單質和一種化合物反應生成另一種單質和另一種化合物的反應，一氧化碳還原氧化銅的反應物均為化合物，不屬于置換反應，該選項說法錯誤；故選：B。5．如圖是實驗室模擬煉鐵的裝置，下列說法不正確的是A．加熱前要先通一氧化碳，防止可燃性氣體與空氣混合受熱爆炸B．實驗過程中能夠觀察到玻璃管內紅棕色粉末逐漸變黑C．澄清石灰水作用是檢驗有二氧化碳生成D．因為氧化鐵用量較少，所以尾氣不需要處理【答案】D【解析】A、一氧化碳為可燃性氣體，不純時點燃可能會發生爆炸，則加熱前要先通一氧化碳，目的為除去玻璃管中的空氣，防止一氧化碳和空氣混合發生爆炸，該選項說法正確；B、一氧化碳和紅棕色的氧化鐵反應生成黑色的鐵粉和二氧化碳，則可觀察到玻璃管內紅棕色粉末逐漸變黑，該選項說法正確；C、二氧化碳能和石灰水中的氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水，則可用澄清石灰水檢驗二氧化碳，該選項說法正確；D、一氧化碳有毒，會污染空氣，則需要處理尾氣，該選項說法不正確。故選D。6．如圖是某學生改進一氧化碳還原氧化鐵的實驗裝置圖。(1)若先給氧化鐵加熱再通一氧化碳，可能產生的后果是；寫出A處玻璃管內發生反應的化學方程式。(2)B裝置中產生的現象可以判斷反應是否開始，則B中的試劑是。(3)C裝置的作用是。【答案】(1)CO不純而使裝置爆炸(2)澄清石灰水(3)收集未反應的一氧化碳，防止污染空氣【詳解】（1）在若先給氧化鐵加熱再通一氧化碳，如果一氧化碳和空氣混合達到一氧化碳的爆炸極限時會發生爆炸，可能產生的后果是CO不純而使裝置爆炸；A處玻璃管內一氧化碳和氧化鐵在高溫條件下反應生產鐵和二氧化碳，反應的化學方程式為：；（2）如果一氧化碳和氧化鐵開始反應，生成的二氧化碳進入B中，如果B是澄清石灰水，則石灰水變渾濁，可以用于判斷反應是否開始；（3）通過裝置C可將未反應的一氧化碳收集起來，防止污染環境。7．（24-25九年級上·山東淄博·階段練習）如圖裝置可以做CO還原Fe2O3的實驗并檢驗該反應的氣體生成物。已知由一氧化碳發生裝置得到的CO中混有雜質CO2和H2O。(1)B裝置玻璃管內發生反應的化學方程式為。(2)從環保角度考慮，該裝置可采取的一種尾氣處理方法是。(3)若沒有A裝置，則該實驗不能達到檢驗氣體生成物的目的，原因是。(4)B裝置中的現象是。(5)設置C裝置的目的是，該反應的化學方程式是。(6)實驗開始應先通入CO，然后再加熱，目的是。實驗結束時，先熄滅酒精噴燈，待玻璃管中物質冷卻后再停止通入CO，目的是。(7)若在模擬實驗中通入的氣體是H2或CO中的一種，怎樣證明通入的氣體是CO。【答案】(1)(2)點燃尾氣/用氣球收集尾氣(3)A裝置能吸收CO2，若沒有A裝置，則雜質中的CO2也能使C裝置中的澄清石灰水變渾濁，對檢驗B裝置中的氣體生成物造成干擾(4)固體由紅色變為黑色(5)檢驗B裝置中是否產生CO2(6)排盡裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸防止灼熱的鐵被氧化(7)若C裝置中澄清石灰水變渾濁，說明通入的氣體是CO【解析】（1）B裝置中，CO、Fe2O3在高溫條件下反應生成Fe、CO2，化學方程式為：。（2）尾氣可能含有CO，CO會污染空氣，從環保角度考慮，該裝置可采取的一種尾氣處理方法是點燃尾氣或用氣球收集尾氣。（3）A裝置中NaOH可以吸收CO2，若沒有A裝置，則該實驗不能達到檢驗氣體生成物的目的，原因是A裝置能吸收CO2，若沒有A裝置，則雜質中的CO2也能使C裝置中的澄清石灰水變渾濁，對檢驗B裝置中的氣體生成物造成干擾。（4）B裝置中，CO、Fe2O3在高溫條件下反應生成Fe、CO2，現象是固體由紅色變為黑色。（5）B裝置中會反應生成CO2，CO2能使澄清石灰水變渾濁，設置C裝置的目的是：檢驗B裝置中是否產生CO2；CO2能與澄清石灰水中的氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀、水，化學方程式為：。（6）裝置內含有空氣，若加熱CO與空氣的混合物，可能引發爆炸。實驗開始應先通入CO，然后再加熱，目的是排盡裝置內的空氣，防止加熱時發生爆炸；鐵在高溫條件下會被空氣中的氧氣氧化，實驗結束時，先熄滅酒精噴燈，待玻璃管中物質冷卻后再停止通入CO，目的是防止灼熱的鐵被氧化。（7）氫氣與Fe2O3在高溫條件下反應生成Fe、H2O，而CO、Fe2O3在高溫條件下反應生成Fe、CO2，H2O不能使澄清石灰水變渾濁，CO2能使澄清石灰水變渾濁，若C裝置中澄清石灰水變渾濁，說明通入的氣體是CO。8．煉鐵與國家建設、人民的生活密不可分。(1)工業上用赤鐵礦石煉鐵的化學方程式為。某小組以“一氧化碳還原氧化鐵”為主題進行項目式學習。如圖，反應一段時間后，發現玻璃管內粉末變為了黑色。【查閱資料】】1氧化鐵被一氧化碳還原轉化為鐵的具體過程是：2FeO為黑色粉末，不能被磁鐵吸引；鐵的氧化物不和硫酸銅溶液反應。【提出問題】將粉末取出，用磁鐵吸引，粉末被完全吸起。黑色粉末是什么？【作出假設】(2)猜想一：鐵粉；猜想二：四氧化三鐵；猜想三：。(3)【實驗探究】實驗操作實驗現象得出結論取黑色固體物質于試管中，向其中加入足量的硫酸銅溶液，過濾濾渣中有紅色和黑色固體猜想正確(4)澄清石灰水可用來檢驗反應后生成的氣體物質，原理為(用化學方程式表示)。【反思與交流】(5)①圖中方框內內容為反