殊途同归来炼铁比较归纳辨差异

洪兹田

实验室利用一氧化碳还原氧化铁和工业上的高炉炼铁，这两种方法殊途同归，都可以获得铁单质。本文将这两种获得铁单质的方法进行对比，帮助同学们辨别它们的异同点。

[夯实基础]

[注意事项]

一氧化碳还原氧化铁实验应注意如下问题：

1. 实验时应先通入CO，一段时间后再点燃酒精灯。通入CO的目的是排出裝置内的空气，防止加热时CO与空气混合可能会发生爆炸。

2. 实验结束后先熄灭酒精喷灯，继续通入CO直至硬质玻璃管冷却。这样做的目的是：（1）防止试管内压强减小，澄清石灰水倒吸进入硬质玻璃管中，使硬质玻璃管炸裂;（2）防止空气进入热的硬质玻璃管，导致生成的铁重新被氧气氧化。

3. CO有毒，实验时须注意通风，不能一开始就点燃尾气，否则有可能爆炸。

4. CO不能直接排放到空气中，实验装置中须有尾气处理装置。除用酒精灯点燃外，还可以在尖嘴处系一个气球收集CO备用。或者将尾气直接通至酒精喷灯的火焰上，这样做既可以防止污染，又可节约能源。

[实战演练]

1. （2020·江苏·苏州）利用如图1所示实验装置模拟工业炼铁，下列说法正确的是（ ）。

A.实验时应先点燃酒精灯，后通入CO

B.充分加热，a处固体由黑色变为红色

C. b处可用澄清石灰水检验生成的CO2

D.可用NaOH溶液吸收尾气中的CO

解析：实验时应先通入CO排出装置内的空气，防止加热时CO与空气混合发生爆炸，一段时间后再点燃酒精灯，故A错误;a处发生的反应为3CO + Fe2O3 [    高温    ] 2Fe + 3CO2，Fe2O3为红棕色，生成的铁粉为黑色，即a处固体由红色变为黑色，故B错误;生成的CO2可用澄清石灰水检验，故C正确;尾气中的CO不与碱溶液反应，因此不能用NaOH溶液吸收，故D错误。所以本题应选择C。

答案： C

2.（2020·贵州·遵义）如图2所示CO还原Fe2O3的实验中，Fe2O3转化为铁的具体过程是：[Fe2O3 400℃～500℃ Fe3O4 600℃～680℃ FeO 700℃～800℃ Fe] 。已知铁的氧化物除Fe2O3外，其余均为黑色。下列说法正确的是（ ）。

A.装置中漏斗的作用是防止倒吸

B.通过实验现象可以判断Fe2O3是否完全转化为铁

C.该实验中所有的化学反应中，氧元素的化合价均未改变

D.当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%时，固体成分是Fe3O4和FeO

解析：CO和Fe2O3在高温条件下反应生成CO2和铁，CO2和澄清石灰水反应生成碳酸钙和水。倒置漏斗的作用是点燃过量的尾气CO，防止有毒的CO污染空气，故A错误。由于Fe、Fe3O4和FeO均为黑色固体，所以通过玻璃管中的粉末由红色逐渐变为黑色的实验现象不可判断Fe2O3是否完全转化为铁，故B错误。该实验中所有的化学反应中，最后一步CO在空气中点燃生成CO2，其中反应物O2中氧元素的化合价为0价，生成物CO2中氧元素化合价为-2价，化合价发生了变化，故C错误。Fe2O3、Fe3O4和FeO中铁元素的质量分数依次为：[56×256×2+16×3 × 100%=70%]，[56×356×3+16×4 × 100%≈72.4%]，[5656+16 ×100%≈77.8%]。因此当硬质玻璃管内固体中铁元素的质量分数为74%（处在72.4%和77.8%之间）时，固体成分是Fe3O4和FeO，故D正确。

答案：D

（作者单位：福建省厦门市翔安第一中学）