实验16 一氧化碳还原氧化铁实验-中考化学实验精讲精练（解析版）

人教版2024下册/第八单元金属和金属材料/课题3金属资源的利用和保护实验16一氧化碳还原氧化铁实验【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、试管【实验试剂】一氧化碳、氧化铁、澄清石灰水【实验过程】（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】（1）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（2）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（3）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.炼铁的主要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1】（24-25九年级上·福建泉州·阶段练习）实验室用CO与赤铁矿炼铁的实验步骤正确的是①通CO

②高温加热

③停止通CO

④熄灭酒精喷灯A．①②③④ B．①②④③ C．②①③④ D．②①④③【答案】B【解析】实验室用CO与赤铁矿炼铁，实验开始时应先通入一氧化碳，再加热，其目的是排尽装置中的空气，防止发生爆炸；实验结束后应先熄灭酒精喷灯，继续通入一氧化碳至玻璃管冷却至室温，防止生成的铁被氧化，因此正确的实验步骤是①②④③，故选B。【典例2】（2024·四川内江·中考真题）如图是实验室模拟工业炼铁的装置。下列有关分析不正确的是A．澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成B．该反应中，失去氧的物质是COC．CO具有可燃性D．硬质玻璃管中固体质量逐渐减小【答案】B【解析】A、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，澄清石灰水变浑浊，说明有CO2生成，故选项说法正确；B、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，该反应中，失去氧的物质是氧化铁，故选项说法错误；C、一氧化碳有毒，直接排放到空气中会污染环境，常在装置末端的导管口放一盏燃着的酒精灯，是为了点燃尾气，利用的是一氧化碳具有可燃性，故选项说法正确；D、一氧化碳具有还原性，高温下与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，随着反应的进行，硬质玻璃管中固体质量逐渐减小，故选项说法正确；故选：B。【典例3】（24-25九年级上·陕西榆林·阶段练习）用下图进行有关碳及其氧化物的性质实验。下列说法中不正确的是A．一段时间后，甲装置中黑色炭粉减少，丁中澄清石灰水变浑浊B．乙中硬质玻璃管内发生反应的化学方程式为C．丙装置可防止液体倒吸D．该装置的不足之处是未进行尾气处理【答案】D【解析】A、碳和二氧化碳在高温条件下生成一氧化碳，一氧化碳和赤铁矿中的氧化铁反应生成铁和二氧化碳，则可观察到甲装置中黑色炭粉减少，丁中澄清石灰水变浑浊，该选项说法正确；B、乙中一氧化碳和赤铁矿中的氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：，该选项说法正确；C、丙装置为空试管，作用为防止液体倒吸，该选项说法正确；D、一氧化碳难溶于水，丁装置能收集未反应的一氧化碳，则该装置进行了尾气处理，该选项说法不正确。故选D。【典例4】（24-25九年级下·安徽·单元测试）如图是模拟工业炼铁的装置图，回答下列问题：(1)甲装置玻璃管内的现象为，反应的化学方程式。(2)实验开始前要先通一段时间CO，再点燃酒精喷灯加热，目的是。(3)实验结束后，先熄灭酒精喷灯，待玻璃管冷却到室温后停止通CO，目的是。(4)乙装置中澄清石灰水的作用是。【答案】(1)红色固体逐渐变为黑色3CO+Fe2O32Fe+3CO2(2)排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸(3)防止灼热的铁被氧化(4)检验生成的二氧化碳【解析】（1）一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，甲试管中红色固体逐渐变为黑色；该反应的化学方程式为：3CO+Fe2O32Fe+3CO2；（2）一氧化碳具有可燃性，与空气混合点燃易发生爆炸，为避免爆炸，应先通入一氧化碳气体，故填：排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；（3）实验结束后，先熄灭酒精喷灯，继续通入CO至冷却，防止灼热的铁被氧化；（4）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则乙装置中澄清石灰水的作用是检验生成的二氧化碳。1．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．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：C3．实验室用如图装置模拟炼铁，下列说法错误的是A．装置A中的现象为黑色粉末变红B．装置B中澄清石灰水变浑浊C．装置A中发生反应的化学方程式为D．装置C的作用是处理尾气【答案】A【解析】A、一氧化碳与氧化铁（红色）在高温下反应生成铁（黑色）和二氧化碳，故装置A中可观察到的现象为红色固体逐渐变为黑色，故A符合题意；B、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳能使澄清水灰水变浑浊，故B不符合题意；C、一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为，故C不符合题意；D、一氧化碳有毒，需要进行尾气处理，可在末端将未反应的一氧化碳点燃处理，则装置C的作用是处理尾气，故D不符合题意。故选A。4．（24-25九年级上·安徽·期末）实验室用如图装置进行CO还原Fe2O3实验。下列说法正确的是A．玻璃管中粉末由红色变成白色B．实验结束前，应该先停止加热，再停止通入COC．实验中两个酒精灯的作用一样D．该反应的类型为置换反应【答案】B【解析】A、一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，氧化铁为红色，铁粉为黑色，则玻璃管中粉末由红色变成黑色，该选项说法错误；B、为了防止澄清石灰水倒吸，实验结束后，应先停止加热，继续通入一氧化碳至装置冷却为止，该选项说法正确；C、玻璃管下面的酒精灯的作用为加热，而末端酒精灯的作用为点燃一氧化碳，作用不同，该选项说法错误；C、置换反应是指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，一氧化碳还原氧化铜的反应物均为化合物，不属于置换反应，该选项说法错误；故选：B。5．如图是实验室模拟炼铁的装置，下列说法不正确的是A．加热前要先通一氧化碳，防止可燃性气体与空气混合受热爆炸B．实验过程中能够观察到玻璃管内红棕色粉末逐渐变黑C．澄清石灰水作用是检验有二氧化碳生成D．因为氧化铁用量较少，所以尾气不需要处理【答案】D【解析】A、一氧化碳为可燃性气体，不纯时点燃可能会发生爆炸，则加热前要先通一氧化碳，目的为除去玻璃管中的空气，防止一氧化碳和空气混合发生爆炸，该选项说法正确；B、一氧化碳和红棕色的氧化铁反应生成黑色的铁粉和二氧化碳，则可观察到玻璃管内红棕色粉末逐渐变黑，该选项说法正确；C、二氧化碳能和石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，则可用澄清石灰水检验二氧化碳，该选项说法正确；D、一氧化碳有毒，会污染空气，则需要处理尾气，该选项说法不正确。故选D。6．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．（24-25九年级上·山东淄博·阶段练习）如图装置可以做CO还原Fe2O3的实验并检验该反应的气体生成物。已知由一氧化碳发生装置得到的CO中混有杂质CO2和H2O。(1)B装置玻璃管内发生反应的化学方程式为。(2)从环保角度考虑，该装置可采取的一种尾气处理方法是。(3)若没有A装置，则该实验不能达到检验气体生成物的目的，原因是。(4)B装置中的现象是。(5)设置C装置的目的是，该反应的化学方程式是。(6)实验开始应先通入CO，然后再加热，目的是。实验结束时，先熄灭酒精喷灯，待玻璃管中物质冷却后再停止通入CO，目的是。(7)若在模拟实验中通入的气体是H2或CO中的一种，怎样证明通入的气体是CO。【答案】(1)(2)点燃尾气/用气球收集尾气(3)A装置能吸收CO2，若没有A装置，则杂质中的CO2也能使C装置中的澄清石灰水变浑浊，对检验B装置中的气体生成物造成干扰(4)固体由红色变为黑色(5)检验B装置中是否产生CO2(6)排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸防止灼热的铁被氧化(7)若C装置中澄清石灰水变浑浊，说明通入的气体是CO【解析】（1）B装置中，CO、Fe2O3在高温条件下反应生成Fe、CO2，化学方程式为：。（2）尾气可能含有CO，CO会污染空气，从环保角度考虑，该装置可采取的一种尾气处理方法是点燃尾气或用气球收集尾气。（3）A装置中NaOH可以吸收CO2，若没有A装置，则该实验不能达到检验气体生成物的目的，原因是A装置能吸收CO2，若没有A装置，则杂质中的CO2也能使C装置中的澄清石灰水变浑浊，对检验B装置中的气体生成物造成干扰。（4）B装置中，CO、Fe2O3在高温条件下反应生成Fe、CO2，现象是固体由红色变为黑色。（5）B装置中会反应生成CO2，CO2能使澄清石灰水变浑浊，设置C装置的目的是：检验B装置中是否产生CO2；CO2能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀、水，化学方程式为：。（6）装置内含有空气，若加热CO与空气的混合物，可能引发爆炸。实验开始应先通入CO，然后再加热，目的是排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸；铁在高温条件下会被空气中的氧气氧化，实验结束时，先熄灭酒精喷灯，待玻璃管中物质冷却后再停止通入CO，目的是防止灼热的铁被氧化。（7）氢气与Fe2O3在高温条件下反应生成Fe、H2O，而CO、Fe2O3在高温条件下反应生成Fe、CO2，H2O不能使澄清石灰水变浑浊，CO2能使澄清石灰水变浑浊，若C装置中澄清石灰水变浑浊，说明通入的气体是CO。8．炼铁与国家建设、人民的生活密不可分。(1)工业上用赤铁矿石炼铁的化学方程式为。某小组以“一氧化碳还原氧化铁”为主题进行项目式学习。如图，反应一段时间后，发现玻璃管内粉末变为了黑色。【查阅资料】】1氧化铁被一氧化碳还原转化为铁的具体过程是：2FeO为黑色粉末，不能被磁铁吸引；铁的氧化物不和硫酸铜溶液反应。【提出问题】将粉末取出，用磁铁吸引，粉末被完全吸起。黑色粉末是什么？【作出假设】(2)猜想一：铁粉；猜想二：四氧化三铁；猜想三：。(3)【实验探究】实验操作实验现象得出结论取黑色固体物质于试管中，向其中加入足量的硫酸铜溶液，过滤滤渣中有红色和黑色固体猜想正确(4)澄清石灰水可用来检验反应后生成的气体物质，原理为(用化学方程式表示)。【反思与交流】(5)①图中方框内内容为反