殊途同歸來煉鐵比較歸納辨差異

洪茲田

實(shí)驗(yàn)室利用一氧化碳還原氧化鐵和工業(yè)上的高爐煉鐵，這兩種方法殊途同歸，都可以獲得鐵單質(zhì)。本文將這兩種獲得鐵單質(zhì)的方法進(jìn)行對比，幫助同學(xué)們辨別它們的異同點(diǎn)。

[夯實(shí)基礎(chǔ)]

[注意事項(xiàng)]

一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意如下問題：

1. 實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先通入CO，一段時間后再點(diǎn)燃酒精燈。通入CO的目的是排出裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時CO與空氣混合可能會發(fā)生爆炸。

2. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束后先熄滅酒精噴燈，繼續(xù)通入CO直至硬質(zhì)玻璃管冷卻。這樣做的目的是：（1）防止試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，澄清石灰水倒吸進(jìn)入硬質(zhì)玻璃管中，使硬質(zhì)玻璃管炸裂;（2）防止空氣進(jìn)入熱的硬質(zhì)玻璃管，導(dǎo)致生成的鐵重新被氧氣氧化。

3. CO有毒，實(shí)驗(yàn)時須注意通風(fēng)，不能一開始就點(diǎn)燃尾氣，否則有可能爆炸。

4. CO不能直接排放到空氣中，實(shí)驗(yàn)裝置中須有尾氣處理裝置。除用酒精燈點(diǎn)燃外，還可以在尖嘴處系一個氣球收集CO備用。或者將尾氣直接通至酒精噴燈的火焰上，這樣做既可以防止污染，又可節(jié)約能源。

[實(shí)戰(zhàn)演練]

1. （2020·江蘇·蘇州）利用如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置模擬工業(yè)煉鐵，下列說法正確的是（ ）。

A.實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先點(diǎn)燃酒精燈，后通入CO

B.充分加熱，a處固體由黑色變?yōu)榧t色

C. b處可用澄清石灰水檢驗(yàn)生成的CO2

D.可用NaOH溶液吸收尾氣中的CO

解析：實(shí)驗(yàn)時應(yīng)先通入CO排出裝置內(nèi)的空氣，防止加熱時CO與空氣混合發(fā)生爆炸，一段時間后再點(diǎn)燃酒精燈，故A錯誤;a處發(fā)生的反應(yīng)為3CO + Fe2O3 [ ? ?高溫 ? ?] 2Fe + 3CO2，F(xiàn)e2O3為紅棕色，生成的鐵粉為黑色，即a處固體由紅色變?yōu)楹谏蔅錯誤;生成的CO2可用澄清石灰水檢驗(yàn)，故C正確;尾氣中的CO不與堿溶液反應(yīng)，因此不能用NaOH溶液吸收，故D錯誤。所以本題應(yīng)選擇C。

答案： C

2.（2020·貴州·遵義）如圖2所示CO還原Fe2O3的實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)e2O3轉(zhuǎn)化為鐵的具體過程是：[Fe2O3 400℃～500℃ Fe3O4 600℃～680℃ FeO 700℃～800℃ Fe] 。已知鐵的氧化物除Fe2O3外，其余均為黑色。下列說法正確的是（ ）。

A.裝置中漏斗的作用是防止倒吸

B.通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷Fe2O3是否完全轉(zhuǎn)化為鐵

C.該實(shí)驗(yàn)中所有的化學(xué)反應(yīng)中，氧元素的化合價均未改變

D.當(dāng)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)固體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%時，固體成分是Fe3O4和FeO

解析：CO和Fe2O3在高溫條件下反應(yīng)生成CO2和鐵，CO2和澄清石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣和水。倒置漏斗的作用是點(diǎn)燃過量的尾氣CO，防止有毒的CO污染空氣，故A錯誤。由于Fe、Fe3O4和FeO均為黑色固體，所以通過玻璃管中的粉末由紅色逐漸變?yōu)楹谏膶?shí)驗(yàn)現(xiàn)象不可判斷Fe2O3是否完全轉(zhuǎn)化為鐵，故B錯誤。該實(shí)驗(yàn)中所有的化學(xué)反應(yīng)中，最后一步CO在空氣中點(diǎn)燃生成CO2，其中反應(yīng)物O2中氧元素的化合價為0價，生成物CO2中氧元素化合價為-2價，化合價發(fā)生了變化，故C錯誤。Fe2O3、Fe3O4和FeO中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為：[56×256×2+16×3 × 100%=70%]，[56×356×3+16×4 × 100%≈72.4%]，[5656+16 ×100%≈77.8%]。因此當(dāng)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)固體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%（處在72.4%和77.8%之間）時，固體成分是Fe3O4和FeO，故D正確。

答案：D

（作者單位：福建省廈門市翔安第一中學(xué)）