Question

【題目】水蒸氣通過(guò)熾熱的焦炭可以得到水煤氣（主要成分是CO和H2），化學(xué)方程式為C+H2O（氣） CO+ H2，該反應(yīng)是 反應(yīng)（填基本反應(yīng)類(lèi)型）。某興趣小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室模擬了水煤氣的制備，并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證水煤氣中含有CO和H2。

【查閱資料】白色的無(wú)水硫酸銅遇水會(huì)變成藍(lán)色。

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】甲同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示：

寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：B中固體 ，C中固體變藍(lán)，D中溶液 。

【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】乙同學(xué)認(rèn)為要想達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，在裝置A、 B之間還需增加裝置F、G（如圖所示），其中F的作用是 ，G的作用是 。

【拓展探究】CO和H2的混合氣在工業(yè)上可用于合成一系

列化工原料和新型燃料，還可用于冶煉某些金屬。

（1）“綠色化學(xué)”能實(shí)現(xiàn)零排放（即反應(yīng)物中的原子利用率達(dá)到100%）。根據(jù)零排放的要 求，不可能以CO和H2為原料合成的有機(jī)物是 （填字母）。

A．甲醇（CH3OH） B．乙醇（C2H5OH） C．甲醛（CH2O） D．乙酸（CH3COOH）

（2）若用CO和H2的混合氣冶煉鐵，混合氣所起的作用是 。

鐵元素可以形成3種氧化物，分別是Fe2O3、Fe3O4 和FeO（黑色）。下圖所示實(shí)驗(yàn)中，黑色粉末可能為一種或幾種鐵的氧化物，充分反應(yīng)至鐵的氧化物全部轉(zhuǎn)化為鐵，裝置I的增重為3.6g，裝置J的增重為6.6g，假設(shè)每一步吸收都是完全的，黑色粉末為 。

Answer 1

【答案】置換 【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】變紅 變渾濁【改進(jìn)實(shí)驗(yàn)】除去水蒸氣 檢驗(yàn)水蒸氣是否已被全部除去

【拓展探究】（1）B（2）將鐵從鐵礦石中還原出來(lái)（或“作還原劑”） Fe3O4 和FeO的混合物

【解析】

試題分析：化學(xué)方程式為C+H2O（氣） CO+ H2，該反應(yīng)是置換反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：B中固體變紅，因?yàn)檠趸�銅被還原出銅，C中固體變藍(lán)，因?yàn)闅錃夂脱趸�銅反應(yīng)得到水，D中溶液變渾濁，因?yàn)楫a(chǎn)生的二氧化碳會(huì)和石灰水發(fā)生反應(yīng)變成碳酸鈣沉淀。乙同學(xué)認(rèn)為要想達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，在裝置A、 B之間還需增加裝置F、G（如圖所示），其中F的作用是除去水蒸氣，G的作用是檢驗(yàn)水蒸氣是否已被全部除去，目的是防止反應(yīng)前的水蒸氣進(jìn)入C裝置，影響實(shí)驗(yàn)；“綠色化學(xué)”能實(shí)現(xiàn)零排放（即反應(yīng)物中的原子利用率達(dá)到100%）。根據(jù)零排放的要 求，不可能以CO和H2為原料合成的有機(jī)物是乙醇（C2H5OH），因?yàn)椴荒芡耆�轉(zhuǎn)化，不能達(dá)到100% 的轉(zhuǎn)化要求；若用CO和H2的混合氣冶煉鐵，混合氣所起的作用是將鐵從鐵礦石中還原出來(lái)（或“作還原劑”），黑色粉末所以其中不含有氧化鐵，裝置I的增重為3.6g，裝置J的增重為6.6g，說(shuō)明產(chǎn)生的水的質(zhì)量為3.6克，二氧化碳的質(zhì)量為6.6克，所以參加反應(yīng)的氫氣的質(zhì)量=3.6克×2／18=0.4克，參加反應(yīng)的一氧化碳的質(zhì)量=6.6克×12／44÷12／28=2.1克，其中一氧化碳中的氧元素的質(zhì)量=1.2克，說(shuō)明22.4克的金屬氧化物中含有的氧元素的質(zhì)量=3.6克-0.4克+4.8克-2.1克=5.9克，假設(shè)完全是氧化亞鐵，則其中含有的氧元素的質(zhì)量=22.4克×16／72=4.98克，小于5.9克，說(shuō)明只有氧化亞鐵不夠，所以還一定含有四氧化三鐵。