一氧化碳还原氧化铁实验

实验目的

验证一氧化碳的还原性，认识炼铁原理，掌握装置的操作顺序和尾气处理方法。

实验原理

一氧化碳具有还原性，高温下夺取氧化铁中的氧，把氧化铁还原成铁，自己变成二氧化碳：3CO + Fe₂O₃ =高温= 2Fe + 3CO₂。二氧化碳使澄清石灰水变浑浊：CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃↓ + H₂O。尾气中的一氧化碳有毒，可点燃除去：2CO + O₂ =点燃= 2CO₂。

实验器材

• 氧化铁粉末
• 一氧化碳气体
• 硬质玻璃管
• 酒精喷灯
• 铁架台
• 澄清石灰水
• 试管或洗气瓶
• 酒精灯（点燃尾气）
• 磁铁

实验步骤

1. 按图连接装置，检查气密性，在硬质玻璃管中放入氧化铁粉末。
2. 先通入一氧化碳，排尽装置内的空气。
3. 点燃酒精喷灯，高温加热氧化铁。
4. 观察玻璃管内粉末颜色和石灰水的变化。
5. 在导管末端点燃尾气，或用气球、集气瓶收集。
6. 反应结束先熄灭喷灯，继续通一氧化碳至玻璃管冷却，再停止通气。

实验现象与结论

玻璃管中红棕色粉末逐渐变成黑色，澄清石灰水变浑浊，导管口的尾气燃烧，火焰呈蓝色。生成的黑色粉末能被磁铁吸引。说明一氧化碳在高温下把氧化铁还原成了铁，同时生成二氧化碳。

注意事项

• 一氧化碳有毒，须在通风处操作并处理尾气。
• 必须先通一氧化碳再加热，防止爆炸。
• 结束时先停止加热，冷却后再停气，防止铁被氧化。
• 酒精喷灯和玻璃管温度很高，小心烫伤。

常见问题

为什么要先通一氧化碳再加热？

先通气可排尽装置内的空气。一氧化碳与空气混合受热可能发生爆炸，所以必须先通气。

实验结束为什么要继续通一氧化碳到冷却？

高温的铁遇到空气会重新被氧化，继续通气可以保护铁，同时防止石灰水倒吸。