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專題02金屬的冶煉一氧化碳還原氧化鐵實驗操作步驟及注意事項:①檢查裝置氣密性②裝藥品并固定裝置③實驗開始時,先通入一氧化碳,然后再點燃酒精噴燈的原因是排出裝置內(nèi)的空氣,防止一氧化碳與空氣混合加熱時爆炸。④實驗結(jié)束時的操作是“先停止加熱,繼續(xù)通一氧化碳,直到玻璃管冷卻”。這樣操作的目的是防止石灰水倒流,使試管炸裂。(如果沒有石灰水,則目的是防止生成高溫的鐵又被氧化。)⑤該實驗的實驗現(xiàn)象是硬質(zhì)玻璃管中紅色粉末逐漸變?yōu)楹谏?、試管中的澄清石灰水變渾濁、酒精燈上方?dǎo)管口處的氣體燃燒,發(fā)出藍(lán)色火焰,體現(xiàn)了一氧化碳的可燃性。⑥相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:3CO+Fe2O32Fe+CO2、Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O、2CO+O22CO2⑦如何判斷反應(yīng)中生成了鐵?取少量產(chǎn)物于試管中,滴加適量稀鹽酸,如有氣泡產(chǎn)生,證明生成物中含鐵。⑧裝置中導(dǎo)管末端點燃酒精燈:點燃尾氣中的一氧化碳,防止污染空氣。1.教材實驗裝置的不足現(xiàn)人教版教材中已沒有一氧化碳還原氧化銅演示實驗。滬教版教材中是一氧化碳還原氧化鐵實驗。(1)需要用甲酸和濃硫酸來制取一氧化碳,有的初中學(xué)校不一定有甲酸,增加了實驗的難度。(2)反應(yīng)前需要先通一會兒一氧化碳,以排盡玻璃管里的空氣,防止發(fā)生爆炸。但一氧化碳通多久難以把握,如果通入一氧化碳的時間過短,則加熱時極易引起裝置爆炸:如果通入一氧化碳的時間較長,又會浪費一氧化碳。(3)結(jié)束時還要繼續(xù)通一會兒一氧化碳,不僅導(dǎo)致消耗的甲酸多,而且還要進(jìn)行尾氣處理。(4)現(xiàn)象不太明顯,實驗中往往只能觀察到澄清石灰水變渾濁,看不到固體物質(zhì)顏色變化。(5)較多裝置組合,氣密性難以保證,而且操作比較復(fù)雜,實驗耗時較長,降低了課堂效率。2.裝置改進(jìn)改為微型裝置使用W形管,整套裝置簡單、操作簡便,節(jié)約能源,減少空氣污染。尾氣處理更方便、更徹底。改變尾氣處理方式將尾氣通到加熱玻璃管的下面的酒精燈處,將一氧化燃燒的熱量重新回收利用,節(jié)約能源。使用安全瓶增加安全瓶,使一氧化碳逸散可能性大大減小,既可以檢驗并吸收二氧化碳,還能收集多余的一氧化碳【例1】(2023·上?!ぶ锌颊骖})CO還原CuO的實驗如圖所示,有關(guān)說法正確的是A.玻璃管中粉末由黑變紅 B.NaOH溶液的作用是檢驗C.可用生石灰吸收尾氣 D.結(jié)束實驗時,先熄滅酒精燈再同時夾緊彈簧夾、【例2】(2022·遼寧丹東·中考真題)在實驗室里可以利用如圖所示的裝置進(jìn)行還原氧化鐵的實驗。
(1)在點燃酒精噴燈前先通入一段時間一氧化碳的目的是。(2)玻璃管中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)裝置B的作用是。(4)實驗中還需補(bǔ)充的一個裝置C是?!咀兪?】(2023·河南周口·模擬預(yù)測)用如圖“微型”裝置模擬冶鐵實驗,已知一氧化碳發(fā)生裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2C2O4CO2↑+CO↑+H2O。下列說法正確的是
A.應(yīng)先點燃酒精燈后通入COB.酒精燈上罩金屬網(wǎng)罩是為了集中火焰提高溫度C.該實驗不用處理尾氣D.該實驗可以驗證CO還原氧化鐵的氣體產(chǎn)物【變式2】(2022·廣西玉林·中考真題)如圖是模擬工業(yè)煉鐵的實驗,下列敘述正確的是A.甲中的反應(yīng)是置換反應(yīng)B.甲中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色固體變?yōu)殂y白色C.用乙裝置可防止液體倒吸和防止CO污染空氣D.實驗結(jié)束后先移去酒精噴燈,繼續(xù)通CO直至硬質(zhì)玻璃管冷卻1.(2023·廣東·模擬預(yù)測)用如圖裝置制取CO并還原氧化鐵,已知甲酸(HCOOH)在濃硫酸的作用下生成H2O和CO。下列說法不正確的是A.制取CO的化學(xué)方程式為HCOOHCO↑+H2OB.a(chǎn)處發(fā)生了置換反應(yīng)C.石灰水變渾濁可以說明a處發(fā)生了反應(yīng)D.氣球的作用是調(diào)節(jié)氣壓和防止生成的CO污染空氣2.(2023·安徽阜陽·二模)化學(xué)興趣小組的同學(xué)模擬工業(yè)煉鐵原理,設(shè)計如圖所示的實驗。下列有關(guān)說法錯誤的是
A.實驗開始先點燃酒精噴燈,再通入B.實驗結(jié)束后,觀察到有黑色固體被磁鐵吸引C.關(guān)閉彈簧夾一段時間后注射器內(nèi)的溶液變渾濁D.裝置中氣球的作用是收集尾氣,防止污染空氣3.(2023·湖南湘西·模擬預(yù)測)如圖是模擬工業(yè)煉鐵的實驗,下列敘述正確的是
A.甲中的反應(yīng)體現(xiàn)了CO具有氧化性B.甲中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)紅色固體變?yōu)殂y白色C.用乙裝置可防止液體倒吸和防止CO污染空氣D.實驗結(jié)束后先移去酒精噴燈,繼續(xù)通CO直至硬質(zhì)玻璃管冷卻4.(2023·山東菏澤·二模)如圖是模擬工業(yè)煉鐵的實驗裝置,以下說法錯誤的是
A.硬質(zhì)玻璃管內(nèi)氧化鐵發(fā)生還原反應(yīng)B.實驗過程中硬質(zhì)玻璃管內(nèi)可觀察到黑色粉末逐漸變成紅色C.導(dǎo)管末端的酒精燈,目的是處理殘余的一氧化碳,防止污染空氣D.實驗開始時應(yīng)先通入一氧化碳,目的是排出裝置內(nèi)的空氣,防止爆炸5.(2023·重慶·模擬預(yù)測)化學(xué)實驗小組同學(xué)在模擬工業(yè)煉鐵的實驗中,對尾氣進(jìn)行了處理,以防止污染空氣。下列的尾氣處理方式不合理的是A.
B.
C.
D.
6.(2023·安徽淮南·三模)某化學(xué)興趣小組的同學(xué)想要用含二氧化碳、水蒸氣的一氧化碳?xì)怏w測定m克樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。實驗裝置如圖所示(已知試劑均足量,反應(yīng)充分,樣品中的雜質(zhì)不參與反應(yīng)也不揮發(fā))。下列說法錯誤的是
A.實驗時先點燃③、⑤處的酒精燈,再通入混合氣體B.該實驗既可驗證一氧化碳的還原性,又可驗證一氧化碳的可燃性C.實驗時會觀察到④中的液體變渾濁D.實驗結(jié)束后稱量③中固體質(zhì)量為ng,則樣品中氧化鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.(2023·江蘇徐州·一模)下圖為一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)的實驗裝置圖,據(jù)圖回答下列問題:(1)反應(yīng)中裝置A中產(chǎn)生的現(xiàn)象是:;(2)反應(yīng)中裝置B中石灰水變渾濁的原因是;(3)反應(yīng)中,點燃導(dǎo)管口C處氣體,產(chǎn)生色火焰,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式;(4)實驗開始時,要先通入一會一氧化碳,然后加熱,則在實驗操作中應(yīng)先點燃的是處酒精燈。8.(2023·河南周口·三模)如圖是模擬赤鐵礦煉鐵的裝置圖。
(1)裝置A玻璃管中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(2)裝置B的作用為。9.(2023·河南信陽·三模)物質(zhì)的性質(zhì)決定用途,一氧化碳的還原性在冶金工業(yè)廣泛應(yīng)用。如圖為某實驗小組設(shè)計的模擬煉鐵裝置。
(1)選擇儀器并組裝裝置:從環(huán)保角度考慮,此裝置應(yīng)如何改進(jìn)?(2)收集證據(jù):該實驗中證明一氧化碳具有還原性的證據(jù)是什么?(用化學(xué)方程式表示)10.(2023·河南周口·模擬預(yù)測)利用下圖裝置進(jìn)行一氧化碳還原氧化鐵的實驗,并檢驗生成的氣體產(chǎn)物。
(1)簡述裝置A的作用。(2)裝置B玻璃管中反應(yīng)的現(xiàn)象是。(3)裝置C中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。11.(2023·河南信陽·三模)化學(xué)小組利用下圖所示裝置模擬工業(yè)煉鐵,并檢驗生成的氣體產(chǎn)物。
(1)請寫出B裝置玻璃管中反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)A裝置的目的是。(3)實驗結(jié)束后,若要確定A裝置的溶液中溶質(zhì)的成分,請設(shè)計合理的實驗方案,簡要寫出實驗步驟、現(xiàn)象和結(jié)論。(提示:溶液呈堿性)12.(2024·上海青浦·一模)在加熱的條件下,CO和H2都能還原CuO。下圖兩套裝置分別用于CO和H2還原CuO并驗證其產(chǎn)物的實驗。(1)兩套裝置在加熱前,需分別先通一會兒CO或H2,其目的是。(2)裝置甲中,玻璃管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)比較兩套裝置,按要求指出兩套裝置的不同點并說明原因。裝置不同點原因(用物質(zhì)的性質(zhì)說明)示例:反應(yīng)物角度甲裝置:有尾氣處理裝置;乙裝置:無尾氣處理裝置CO有毒;H2無毒生成物角度(4)某科研小組對CO還原CuO的實驗進(jìn)一步探究,用原位X射線粉末衍射儀測定了不同溫度下反應(yīng)4小時后所得固體物質(zhì)的XRD圖譜(如右圖所示,XRD圖譜可用于判斷某固體物質(zhì)是否存在,不同固體因出現(xiàn)的衍射峰的衍射角不同而呈現(xiàn)不同的圖形)。Ⅰ.結(jié)合圖譜分析,科研小組推斷出當(dāng)溫度達(dá)到300℃及以上時CO和CuO發(fā)生了反應(yīng)。他們做出該推斷的依據(jù)是。Ⅱ.若要得到較純的銅,在圖中所示的溫度中,科研小組應(yīng)選取℃作為反應(yīng)的相對適宜溫度,請結(jié)合圖譜分析不選擇其他溫度的原因。13.(2024·上海靜安·一模)利用下列裝置可證明某垃圾燃燒產(chǎn)生的廢氣成分含有CO2、CO、H2O。(1)A裝置的作用是,其中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。觀察到的現(xiàn)象是。(2)B裝置的作用是。(3)如含有CO,則觀察到的現(xiàn)象是;裝置E處氣球的作用是。(4)有同學(xué)認(rèn)為為了防止溶液倒吸,本實驗停止加熱前應(yīng)先斷開C和D的連接,你認(rèn)為是否需要?(填“需要”或“不需要”)。14.(2023·江蘇揚州·二模)實驗是化學(xué)研究物質(zhì)世界的重要方法。興趣小組同學(xué)用圖-2實驗裝置(加熱裝置已省略)探究冶煉銅的化學(xué)原理。資料:濕潤的氯化鈀試紙與CO作用,其顏色會由黃色逐漸變?yōu)樗{(lán)色,故常用以檢驗CO的存在。實驗操作過程如下:①將氧化銅粉末加水制成糊狀,用小型排筆蘸取并刷在雙具支試管內(nèi)壁,晾干;按圖-1裝置組裝并加入一定量的木炭,再向其中通入干燥的CO2。②按圖-2進(jìn)行固定,用酒精噴燈對準(zhǔn)雙具支試管中的氧化銅部位加熱一段時間,無明顯現(xiàn)象。③集中加熱木炭3~4min,觀察到木炭略有減少,小氣球逐漸變大,濕潤的氯化鈀試紙也由黃色逐漸變?yōu)樗{(lán)色。④用酒精噴燈加熱氧化銅部位,2min左右黑色固體變成紅色。(1)步驟①中使氧化銅粉末平鋪于雙具支試管中的目的是,利用圖-1收集干燥CO2,驗滿的操作是。(2)步驟②中實驗現(xiàn)象說明CO2(選填“能”或“不能”)與CuO反應(yīng)。(3)步驟③中依據(jù)實驗現(xiàn)象,用化學(xué)方程式表示木炭減少的原因是。(4)步驟④中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(5)本實驗利用小氣球收集尾氣,目的是。相較利用圖-3進(jìn)行銅的冶煉而言,該裝置還具有的優(yōu)點有。15.(2023·廣東深圳·模擬預(yù)測)同學(xué)們從化學(xué)課上知道:蚊蟲叮咬時,能在人的皮膚內(nèi)分泌出蟻酸刺激皮膚。課外興趣小組同學(xué)決定對蟻酸的性質(zhì)進(jìn)行探究?!静殚嗁Y料】Ⅰ.蟻酸又叫做甲酸,化學(xué)式為HCOOHⅡ.蟻酸在一定條件下會發(fā)生分解反應(yīng),生成兩種氧化物.Ⅲ.無水CuSO4是一種白色固體,遇水會變成藍(lán)色?!咎岢鰡栴}】蟻酸分解產(chǎn)生的兩種氧化物是什么?【作出猜想】小芳同學(xué)根據(jù)蟻酸中含有氫元素,推測出生成物中含有水。小敏猜想另一種生成物是氣體,提出了三種猜想,猜想1:該氣體是CO2猜想2:該氣體是CO
猜想3:該氣體是SO2大家一致認(rèn)為猜想3是錯誤的,理由是:
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