Question

（2011?無錫）鋼鐵是使用最多的金屬材料．在今年的化學活動周中，某校興趣小組的同學在老師指導下做了二個有關鐵的實驗．
實驗一：用干燥純凈的一氧化碳還原氧化鐵
實驗裝置如下圖：

其中A是實驗室用草酸（H₂C₂O₄）和濃硫酸加熱制取一氧化碳的氣體發生裝置，反應的化學方程式是：H₂C₂O₄

濃硫酸  .

△

H₂O+CO₂↑+CO↑．請回答下列問題：
（1）B裝置中發生反應的化學方程式是

2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O

．
（2）C裝置無明顯現象，C裝置的作用是

證明二氧化碳已被完全吸收

．
D裝置中濃硫酸的作用是

干燥一氧化碳氣體

．
（3）E裝置中的實驗現象是

紅色粉末變成黑色

．
（4）F裝置的作用是

證明反應生成了二氧化碳

、

尾氣處理

．
實驗二：鋁粉和氧化鐵粉末反應（鋁熱反應）
實驗裝置如下圖：
圖中紙漏斗由兩張濾紙折疊成漏斗狀套在一起，使四周都有四層，點燃鎂條后觀察到的現象：鎂條劇烈燃燒，發出耀眼的白光，放出大量的熱，紙漏斗的下部被燒穿，有熔融物落入細沙中．
實驗后老師作了如下提示：實驗中鎂條和氯酸鉀的作用是提供反應所需的高溫條件，鋁粉和氧化鐵粉末在高溫條件下的反應叫鋁熱反應，屬于置換反應，該反應常用于焊接鋼軌．請寫出該反應的化學方程式

2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃

．該反應中單質鋁與一氧化碳有相似的

還原

（填“氧化”或“還原”）性．
實驗后同學們對金屬與金屬氧化物間的反應產生興趣，激發了探究熱情．
提出問題：任何金屬與金屬氧化物在高溫條件下都能反應嗎？
同學們在請教老師后設計了如下實驗方案并進行了探究．
實驗方案：

實驗組別	實驗操作	實驗現象	結論
實驗1	取Zn、CuO粉末的均勻混合物于密閉容器中，高溫加熱． 向冷卻后的固體中加入足量的稀鹽酸．	黑色粉末變成 紅 色 固體部分溶解，有氣泡產生，水溶液呈無色．	Zn和CuO能發生置換反應．
實驗2	取Mg、CuO粉末的均勻混合物于密閉容器中，高溫加熱． 向冷卻后的固體中加入足量的稀鹽酸．	發生爆炸，黑色粉末變成紅色． 固體部分溶解，有氣泡產生，水溶液呈 無 色．	鎂與氧化銅能發生置換反應
實驗3	取Cu、Fe2O3粉末的均勻混合物于密閉容器中，高溫加熱．	粉末無變化	Cu、Fe2O3不能反應．

實驗總結：金屬與金屬氧化物在高溫條件下有些能反應，有些不能反應．
反思拓展：金屬與金屬氧化物在高溫條件下反應的規律和金屬與

鹽溶液

的反應相似．

Answer 1

分析：實驗一：
（1）氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳生成二氧化碳與水；
（2）澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，可用來檢驗二氧化碳的存在；濃硫酸具有很好的吸水性；
（3）根據一氧化碳還原氧化鐵的生成物考慮；
（4）澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，可用來檢驗二氧化碳的存在；
實驗二：
實驗裝置如下圖：根據鋁粉和氧化鐵粉末在高溫條件下的反應叫鋁熱反應，屬于置換反應，寫出化學反應式；一氧化碳具有還原性；
實驗方案：實驗1：根據結論：Zn和CuO能發生置換反應．填寫實驗現象；
實驗2：根據現象寫出結論．

解答：解：實驗一
（1）根據化學方程式：H₂C₂O₄

濃硫酸  .

△

H₂O+CO₂↑+CO↑可知，有CO₂生成，B裝置中的氫氧化鈉溶液可以吸收二氧化碳氣體，化學反應式是：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O．
故答案為：2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O；
（2）C裝置中的澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，而C裝置中無明顯現象，說明二氧化碳已被氫氧化鈉溶液完全吸收；D裝置中濃硫酸的作用是吸收制取CO過程中產生的水，得到干燥的CO；
故答案為：證明二氧化碳已被完全吸收、干燥一氧化碳氣體；
（3）E裝置中的氧化鐵在CO的還原作用下，由紅色的氧化鐵粉末變成黑色的鐵粉．
故答案為：紅色粉末變成黑色；
（4）F裝置中的澄清石灰水遇二氧化碳變渾濁，可以用來證明二氧化碳的存在；點燃尾氣，是因為過量的有毒一氧化碳會污染空氣，所以要進行尾氣處理．
故答案為：證明反應生成了二氧化碳、尾氣處理；
實驗二
實驗裝置如下圖：鋁粉和氧化鐵粉末在高溫條件下的反應叫鋁熱反應，屬于置換反應，我們可以據此寫出化學反應式：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃，一氧化碳具有還原性，是在化學反應中得到氧的物質，在該反應中鋁也是得到氧的物質，所以具有還原性．
故答案為：2Al+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+Al₂O₃、還原；
實驗方案：
實驗1：根據結論：Zn和CuO能發生置換反應，說明置換出銅單質．故實驗現象是：黑色粉末變成紅色．
故答案為：紅；
實驗2：根據現象：發生爆炸，黑色粉末變成紅色，說明氧化銅變成了銅單質，鎂與氧化銅發生了置換反應．
故答案為：無、鎂與氧化銅發生了置換反應；
反思拓展：金屬與金屬氧化物在高溫條件下反應的規律是：活動性較強的金屬可以將其后面的金屬從它們的氧化物中置換出來，與金屬與鹽溶液的反應相似．故答案為：鹽溶液．

點評：本題以實驗探究的形式考查如何得到純凈的一氧化碳，以及實驗設計等問題，要同學們具有綜合的化學知識，再可做好此題．此題難度較大．