实验03 一氧化碳还原氧化铁实验（解析版）

【同步实验课】一氧化碳还原氧化铁实验0101实验梳理02实验点拨03典例分析04对点训练05真题感悟【实验目的】1．加深对一氧化碳还原性的理解。2．学习尾气处理的方法。【实验仪器】硬质玻璃管、单孔橡皮塞、双孔橡皮塞、铁架台、酒精灯、酒精喷灯、玻璃导管【实验试剂】一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水【实验步骤】（1）按下图组装仪器，并检查装置的气密性。（2）装入药品，固定装置。（3）点燃酒精灯。（4）向玻璃管中通入一氧化碳。（5）点燃酒精喷灯。（6）反应完成后，熄灭酒精喷灯。（7）硬质玻璃管冷却后，停止通入一氧化碳。（8）熄灭酒精灯。【实验记录】玻璃管内：红棕色粉末逐渐变黑。反应的化学方程式：Fe2O3＋3CO高温2Fe＋3CO2试管内：澄清石灰水变浑浊。反应的化学方程式：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O酒精灯处：气体燃烧并产生蓝色火焰。反应的化学方程式：2CO＋O2点燃2CO21.炼铁的原理利用一氧化碳与氧化铁的反应，将铁从铁矿石中还原出来。2.实验室利用一氧化碳还原氧化铁的实验（1）装置尾部酒精灯的作用是：点燃尾气，防止污染空气。（2）实验开始时，要先通入CO，一段时间后再点燃酒精喷灯，目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。（3）实验结束，停止加热后，要继续通CO直至玻璃管冷却，或用弹簧夹夹紧玻璃管两端的胶皮管直至玻璃管冷却，才可以把固体倒到白纸上观察。不能把热的固体直接倒出来观察的原因是生成的铁在高温时会重新被氧化。（4）在CO还原Fe2O3的反应中，CO具有还原性，作还原剂。【注意】（1）实验结束，停止加热后，要继续通CO直至玻璃管冷却，同时防止石灰水发生倒吸现象。（2）若没有酒精喷灯也可用酒精灯代替，但需在火焰外加金属网罩，使火焰集中，提高温度。（3）一氧化碳还原氧化铁实验中，通入气体与控制加热的顺序可简记为“一氧化碳早出晚归，酒精喷灯迟到早退”。【典例01】如图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列说法中错误的是（）A．将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气B．实验进行一段时间后，玻璃管中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑C．开始时应先预热玻璃管，后通入一氧化碳D．澄清石灰水变浑浊，说明反应产物有二氧化碳生成【答案】C【详解】A、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气，故选项说法正确。B、一氧化碳具有还原性，高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故选项说法正确。C、开始时应先通入一氧化碳，后预热玻璃管，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，故选项说法错误。D、石灰水的溶质氢氧化钙和二氧化碳反应产生碳酸钙沉淀和水，澄清石灰水变浑浊，说明反应产物有二氧化碳生成，故选项说法正确。故选：C。【典例02】如图为某同学设计的工业炼铁的模拟装置。下列说法不正确的是（）

A．操作时，先点燃酒精喷灯，再通入一氧化碳B．硬质玻璃管中的现象是红色粉末逐渐变黑C．澄清石灰水变浑浊说明产生了D．该实验体现了的还原性和可燃性【答案】A【详解】A、实验开始时，应该先通一段时间的一氧化碳，目的是将装置中的空气排出，防止一氧化碳和空气的混合气体高温发生爆炸，故A错误；B、一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，氧化铁的颜色为红色，铁粉是黑色，因此实验中观察到玻璃管中红色粉末逐渐变黑，故B正确；C、一氧化碳与氧化铁在高温的条件下反应生成铁和二氧化碳，因此实验中还可以观察到澄清石灰水变浑浊，故C正确；D、硬质玻璃管内发生的反应的化学方程式为，在该反应中一氧化碳得氧生成二氧化碳，发生的是氧化反应，体现一氧化碳的还原性，又由于一氧化碳是空气污染物，所以需要尾气处理，在导管末端放置燃着的酒精灯，体现一氧化碳的可燃性，故D正确；故选：A。【典例03】某化学实验小组利用以下装置测定某赤铁矿中氧化铁的纯度：向赤铁矿中通入纯净的一氧化碳气体，假设赤铁矿中杂质不参与反应。请回答下列问题。

(1)实验开始时，先进行的操作是。①通入一氧化碳

②加热(2)实验过程中观察到装置A中玻璃管内发生的现象，试管里的澄清石灰水。(3)从环境保护的角度看本实验存在的缺陷是。(4)实验前称量赤铁矿的质量为20g。通入足量的一氧化碳完全反应后B装置总质量增加了13.2g，求赤铁矿中氧化铁的纯度。（写出计算过程）【答案】(1)①(2)固体由红色变成黑色变浑浊(3)未反应完的一氧化碳会污染空气，没有尾气处理装置(4)解：设生成13.2g二氧化碳，需要氧化铁的质量为x。解得：x=16g赤铁矿中氧化铁的纯度为答：赤铁矿中氧化铁的纯度为80%。【详解】（1）CO不纯加热易发生爆炸，则实验开始时，要先通一会儿一氧化碳，把装置内的空气排除干净，防止形成混合气体发生爆炸，故答案：①；（2）实验过程中观察到装置A中玻璃管内发生CO与氧化铁发生反应产生二氧化碳和铁，反应的现象是固体由红色变成黑色，石灰水中的溶质氢氧化钙和二氧化碳反应产生碳酸钙沉淀和水，石灰水会变浑浊，故答案为：固体由红色变成黑色；变浑浊；（3）一氧化碳有毒，会污染空气，为了防止未反应完的一氧化碳进入空气污染环境，要在C装置的末端放一燃着的酒精灯，故填：未反应完的一氧化碳会污染空气，没有尾气处理装置；（4）见答案。1．（22·23上·常州·期末）下图是实验室模拟工业炼铁的装置图，下列说法不正确的是（）A．通入的CO要先验纯B．实验开始时，应先通CO，再点燃酒精喷灯C．应把尾气通入水中，以除去尾气中的COD．实验中，B处红棕色粉末变黑，C处变浑浊【答案】C【详解】A、一氧化碳有可燃性，不纯点燃时会发生爆炸，则通入的CO要先验纯，故选项说法正确。B、实验开始时，应先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再点燃酒精喷灯，以排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，故选项说法正确。C、图中缺少尾气处理装置，但不能把尾气通入盛有水中，因为一氧化碳难溶于水、不与水反应，故选项说法错误。D、一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，会观察到B处红棕色固体变黑，C处变浑浊（二氧化碳和氢氧化钙反应产生碳酸钙和水），故选项说法正确。故选：C。2．（22·23上·唐山·期末）如图所示是模拟工业炼铁的化学反应装置，以下说法错误的是（）

A．实验开始时应先通入一氧化碳，目的是排净硬质玻璃管内的空气，防止爆炸B．实验过程中硬质玻璃管内观察到的现象是黑色粉末逐渐变成红色C．石灰水的作用是检验是否有二氧化碳生成D．装置中导管末端加一点燃的酒精灯，目的是为了燃烧未反应的一氧化碳，防止污染环境【答案】B【详解】A、一氧化碳属于可燃性气体，与空气混合遇明火或电火花可能发生爆炸，所以实验开始先通入一氧化碳，再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁，目的是排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸，故选项说法正确；B、硬质玻璃管中一氧化碳高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，由于氧化铁是红棕色，铁粉是黑色，则玻璃管内的现象是红色粉末逐渐变成黑色，故选项说法错误；C、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，装置中石灰水的作用是检验是否有二氧化碳生成，故选项说法正确；D、由于一氧化碳有毒，会污染空气，则装置中导管末端加一点燃的酒精灯，目的是为了燃烧未反应的一氧化碳，防止污染环境，故选项说法正确；故选：B。3．（22·23上·信阳·期末）如图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列有关说法中正确的是（）

A．开始时应先预热玻璃管，后通入一氧化碳B．实验中玻璃管里粉末由黑色逐渐变成红棕色C．该反应属于置换反应D．将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染【答案】D【详解】A、一氧化碳是可燃性气体，与空气混合遇明火会发生爆炸，所以实验开始时，应先通入一氧化碳，排出装置内的空气后，再预热玻璃管，故A说法错误；B、一氧化碳具有还原性，在高温下能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验进行一段时间后，玻璃管A中出现的现象是红棕色粉末逐渐变黑，故B说法错误；C、置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，一氧化碳高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳，该反应的化学方程式为：，该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应，故C说法错误；D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，将尾气点燃或收集，可防止一氧化碳污染空气，故D说法正确；故选：D。4．（22·23上·鹤壁·期末）下图为一氧化碳还原氧化铁实验。下列说法中错误的是（）

A．开始时应先通入一氧化碳，后加热玻璃管B．实验中玻璃管里粉末由红棕色逐渐变成黑色C．参加反应的氧化铁和一氧化碳质量比为D．该实验中缺少尾气处理装置【答案】C【详解】A、开始时应先通入CO后加热玻璃管，目的是排尽玻璃管中的空气，防止发生爆炸，说法正确，不符合题意；B、一氧化碳具有还原性，能在高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，实验中玻璃管内红棕色粉末变为黑色，说法正确，不符合题意；C、该实验中一氧化碳在高温的条件下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，化学方程式为：，参加反应的氧化铁和一氧化碳的质量比为160：（28×3）=40：21，选项错误，符合题意；D、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，本实验中缺少尾气处理装置，说法正确，不符合题意。故选：C5．（22·23下·西安·期中）某同学用CO（含有少量水蒸气）和氧化铁模拟炼铁实验并检验生成的气体和处理尾气，他设计的微型装置如图所示。下列说法不正确的是（）A．a处装置中的氢氧化钠固体可以换成生石灰B．b处W型管内红棕色粉末逐渐变黑、澄清石灰水变浑浊C．d处集气瓶内装有氢氧化钠溶液，用于吸收COD．实验结束后先熄灭酒精灯再停止通入气体【答案】C【详解】A、a处装置的作用是吸收水蒸气，氢氧化钠固体有吸水性，生石灰能与水反应，二者都能干燥一氧化碳，所以a处装置中的氢氧化钠固体可以换成生石灰。A正确；B、一氧化碳与氧化铁高温条件下生成铁和二氧化碳，由于氧化铁是红棕色粉末，生成的铁是黑色粉末，生成的二氧化碳与石灰水反应生成碳酸钙沉淀，所以b处W型管内红棕色粉末逐渐变黑、澄清石灰水变浑浊。B正确；C、由于一氧化碳与氢氧化钠不反应，所以d处集气瓶内装有氢氧化钠溶液，不能用于吸收CO。C不正确；D、实验结束后先熄灭酒精灯再停止通入气体，防止生成的铁重新被氧化。D正确，故选C。6．（22·23上·扬州·期末）如图是某学生改进一氧化碳还原氧化铁的实验装置图。(1)若先给氧化铁加热再通一氧化碳，可能产生的后果是；写出A处玻璃管内发生反应的化学方程式。(2)B装置中产生的现象可以判断反应是否开始，则B中的试剂是。(3)C装置的作用是。【答案】(1)CO不纯而使装置爆炸(2)澄清石灰水(3)收集未反应的一氧化碳，防止污染空气【详解】（1）在若先给氧化铁加热再通一氧化碳，如果一氧化碳和空气混合达到一氧化碳的爆炸极限时会发生爆炸，可能产生的后果是CO不纯而使装置爆炸；A处玻璃管内一氧化碳和氧化铁在高温条件下反应生产铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：；（2）如果一氧化碳和氧化铁开始反应，生成的二氧化碳进入B中，如果B是澄清石灰水，则石灰水变浑浊，可以用于判断反应是否开始；（3）通过装置C可将未反应的一氧化碳收集起来，防止污染环境。7．（22·23下·沈阳·三模）钢铁是生产生活中应用广泛的金属。化学小组的同学对铁的冶炼进行研究。下图是实验室模拟炼铁的装置，请回答以下问题。

(1)实验前，先通入一氧化碳的目的是。(2)A装置玻璃管中发生反应的化学方程式为。(3)用B装置检验气体生成物，化学方程式为。(4)本实验中得到的铁与工业炼铁得到的铁，成分上的区别是。【答案】(1)排净装置内的空气，以免加热时发生爆炸(2)(3)(4)含碳量不同【详解】（1）实验前，先通入一氧化碳，是为了排净装置内的空气，以免加热时发生爆炸；（2）装置玻璃管中，一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：；（3）澄清石灰水的主要成分是氢氧化钙，氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为：；（4）本实验中得到的铁与工业炼铁得到的铁，成分上的区别是含碳量不同。8．（2023下·郑州·二模）一氧化碳常用于冶炼金属。实验室将混有少量二氧化碳的一氧化碳气体通过如图所示的实验装置，并检验气体生成物。

①写出乙装置玻璃管内发生反应的化学方程式。②写出丙装置中发生反应的化学方程式。③实验结束后，小林想要检验甲装置内的溶液中是否还有氢氧化钠剩余，请简要写出实验方案。【答案】取少量甲装置中的溶液，加入足量的CaCl2溶液（或BaCl2溶液），静置，取上层清液，向其中加入几滴酚酞溶液，若溶液变成红色，则甲装置内还有氢氧化钠剩余；若溶液没有变红色，则甲装置内没有氢氧化钠剩余【详解】①实验室将混有少量二氧化碳的一氧化碳气体通过如图所示的实验装置，二氧化碳可以与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，所以甲装置内的氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳，乙装置玻璃管内一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成二氧化碳和铁，该反应的化学方程式为；②乙装置玻璃管内一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成二氧化碳和铁，丙装置内二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，该反应的化学方程式为；③由于混合气体中混有少量二氧化碳，甲装置内二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，由于碳酸钠显碱性，所以想要检验甲装置内的溶液中是否还有氢氧化钠剩余，首先应该排除碳酸钠的干扰，应取少量甲装置中的溶液，加入足量的CaCl2溶液（或BaCl2溶液）除去溶液中的碳酸钠（氯化钙或氯化钡与碳酸钠反应生成碳酸钙或碳酸钡沉淀和氯化钠），静置，取上层清液，向其中加入几滴酚酞溶液，若溶液变成红色，则甲装置内还有氢氧化钠剩余；若溶液没有变红色，则甲装置内没有氢氧化钠剩余。9．（22·23下·绥化·期末）某兴趣小组的同学们利用如图所示的装置对CO还原粉末的实验进行探究(固定装置略)。【查阅资料】CO能溶于铜液[醋酸二氨合铜和氨水的混合液](1)按如图连接装置A-E，在装入试剂前，先。(2)通入一段时间后，先点燃处酒精喷灯(填“A”或“D”)。(3)反应一段时间后，能证明CO与反应的实验现象：，写出装置E中反应的化学方程式。(4)某同学认为该装置有缺陷，需在装置E后再连接装置F，其目的是，装置E、F的接口连接顺序：a连接(填“b”或“c”)。【答案】(1)检查装置气密性(2)A(3)D中红色固体变黑，E中澄清石灰水变浑浊CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O(4)吸收CO，防止CO污染空气c【详解】（1）为防止装置漏气，影响实验结果，装入试剂前，应先检查装置气密性；（2）A装置中，CO2会与C粉在高温下反应产生CO，CO具有可燃性，加热CO与空气的混合气体可能会引起爆炸，所以CO2通入一段时间后，先点燃A处酒精喷灯，让产生的CO排净装置内的空气；（3）CO会与Fe2O3在高温下反应产生CO2和Fe，观察到的实验现象是D中红棕色粉末变为黑色，E中澄清石灰水变浑浊；二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，装置E中反应的化学方程式CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O；（4）该装置没有尾气处理装置，CO有毒，不能直接排放到空气中，根据查阅资料可知CO能溶于铜液，所以可以在E装置后连接F装置，其作用是吸收CO，防止CO污染空气。为了使气体与铜液充分接触，气体应该长管进，短管出。装置E、F的接口连接顺序：a连接c。10．（22·23上·齐齐哈尔·期中）下图为实验室一氧化碳与氧化铁反应的装置图，据图回答：

(1)A装置中的反应现象：，A装置中反应的化学方程式，B装置中反应现象是，B装置的作用，B装置中反应的化学方程式。(2)开始实验时要先通一会儿一氧化碳然后加热的目的是。(3)C装置的作用，C装置中反应的化学方程式为。【答案】(1)玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑试管里澄清石灰水变浑浊证明有二氧化碳生成(2)防止一氧化碳和玻璃管中的空气混合，加热时发生爆炸(3)处理尾气，防止污染空气【详解】（1）A装置中的反应现象是玻璃管里的粉末由红棕色逐渐变黑，这种黑色粉末就是被还原出来的铁粉。氧化铁与一氧化碳高温条件下反应生成铁和二氧化碳，化学方程式。生成的二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，所以B装置中反应现象是试管里澄清石灰水变浑浊；B装置的作用是证明有二氧化碳生成，二氧化碳与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式。（2）一氧化碳是可燃性气体，与空气混合受热会发生爆炸。为防止一氧化碳和玻璃管中的空气混合，加热时发生爆炸，开始实验时要先通一会儿一氧化碳然后加热。（3）为防止未反应的一氧化碳污染空气，用C装置点燃尾气，一氧化碳和氧气点燃条件下生成二氧化碳，化学方程式。故填：处理尾气，防止污染空气；。11．（22·23下·大庆·期中）实验探究炼铁原理：

某化学兴趣小组的同学利用如图装置模拟工业炼铁的过程，请按要求填空：(1)实验时装置A中的现象是。(2)A中发生反应的化学方程式。(3)实验过程中，CO的作用有（填序号）。①CO气体作为反应物②实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸③停止加热后，防止A中生成物被氧化④停止加热后防止B中的溶液倒吸入A中(4)拓展延伸利用上面装置测得的数据计算某铁的氧化物化学式。实验记录数据如下：①装铁的氧化物的硬质玻璃管的质量为40g；②硬质玻璃管与铁的氧化物的质量共为63.2g；③通入一氧化碳并加热至铁的氧化物全部转化为铁后，生成的二氧化碳全部被澄清石灰水吸收，且B中生成沉淀的质量为40g。根据以上实验记录，计算此铁的氧化物化学式（请写出详细解题过程）。【答案】(1)红色粉末慢慢变成黑色(2)3CO+Fe2O32Fe+3CO2(3)①②③④(4)由题干数据可知，铁的氧化物的质量为：63.2g-40g=23.2g；一氧化碳还原铁的氧化物时生成铁和二氧化碳，二氧化碳中的氧元素一半来自于铁的氧化物。二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀和水，设生成40g沉淀需要二氧化碳的质量为x，则：解得x=17.6g；17.6gg二氧化碳中，氧元素的质量为：；则来自于铁的氧化物中的氧元素的质量为：6.4g，铁的氧化物中，铁元素的质量为：23.2g-6.4g=16.8g；此铁的氧化物中铁原子和氧原子的个数比为：。故此铁的氧化物的化学式为：Fe3O4。【详解】（1）在高温的条件下，氧化铁能与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳，所以装置A中观察到红棕色固体变成黑色。（2）高温条件下，一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2。（3）上述实验过程中，CO气体除作为反应物外，还能起到的作用是：实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；停止加热后，防止A中生成物被氧化，B中的溶液倒吸入A中。故填：①②③④。（4）见答案。1．（22·23·四川·中考真题）认真观察实验现象是必备的化学素养，下列实验现象描述正确的是（）A．硫在空气中燃烧，产生蓝紫色火焰B．实验室用CO还原Fe2O3，黑色固体变为红色C．向锌粒中加入稀硫酸，产生大量氢气D．电解水实验中，正负极产生的气体在相同条件下的体积之比约为1：2【答案】D【详解】A、硫在空气中燃烧，产生微弱的淡蓝色色火焰。A不正确；B、实验室用CO还原Fe2O3，红棕色固体变为黑色。B不正确；C、向锌粒中加入稀硫酸，产生大量气泡，描述实验现象不能出现具体物质的名称。C不正确；D、电解水实验中，正负极产生的气体分别是氧气和氢气，在相同条件下氧气和氢气的体积之比约为1：2。D正确。故选D。2．（22·23·盘锦·中考真题）下列做法不符合安全要求的是（）A．禁止用甲醛溶液浸泡海产品B．加油站应标有“严禁烟火”字样或图标C．将鼻孔凑到容器口闻实验室药品的气味D．做CO与Fe2O3反应实验时，加热前先通CO排尽装置内空气【答案】C【详解】A、甲醛有毒，能破坏人体蛋白质的结构，使蛋白质变质，禁止用甲醛溶液浸泡海产品，故选项A说法正确；B、加油站内的空气中混有可燃的汽油蒸气，为防止引燃混合气体发生爆炸，要严禁烟火，故加油站应标有“严禁烟火”字样或图标，故选项B说法正确；C、闻气体的气味时，应用手在瓶口轻轻的扇动，使极少量的气体飘进鼻子中，不能将鼻孔凑到容器口闻实验室药品的气味，故选