查衛(wèi)方

（江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué)科技城校江蘇蘇州215153）

一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)的問題探討與啟示

查衛(wèi)方

（江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué)科技城校江蘇蘇州215153）

一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)，是初中化學(xué)中唯一模擬生產(chǎn)實(shí)際的演示實(shí)驗(yàn)，但是由于在實(shí)驗(yàn)室條件下，獲得一氧化碳不太容易及考慮到實(shí)驗(yàn)安全，一些學(xué)校常采用視頻實(shí)驗(yàn)。文章就如何獲得一氧化碳及實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物的驗(yàn)證作一些歸納與討論。

辯證觀點(diǎn)；化學(xué)教學(xué)；應(yīng)用

問題1：一氧化碳如何獲得？

途徑1：草酸晶體與濃硫酸混合加熱，產(chǎn)生氣體依次經(jīng)過濃的燒堿溶液吸除二氧化碳，然后通過濃硫酸的洗瓶吸除水蒸氣，就得到干燥的一氧化碳?xì)怏w。

草酸（H2C2O4）與濃硫酸混合加熱會產(chǎn)生一氧化碳，反應(yīng)方程式為：

裝置連接如下：

實(shí)驗(yàn)時，加入反應(yīng)物及圖中B、C有關(guān)試劑，點(diǎn)燃A、F酒精燈而不點(diǎn)燃D噴燈，產(chǎn)生氣體通過E瓶澄清石灰水，可檢查通入的一氧化碳?xì)怏w中是否還有二氧化碳；然后，點(diǎn)燃噴燈，觀察D、C中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束，一定要按時間的間隔將D、A、F依次熄滅，以確保實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象清晰和實(shí)驗(yàn)安全。最后，按照自右而左的順序拆卸儀器。

途徑2：甲酸、熱水和濃硫酸脫水，反應(yīng)溫度為150-350℃。產(chǎn)生氣體通過濃硫酸的洗瓶吸除水蒸汽，就得到干燥的一氧化碳?xì)怏w。甲酸（HCOOH）和濃硫酸混合加熱制備一氧化碳，其反應(yīng)方程式為：

裝置連接如下：

為了確保實(shí)驗(yàn)安全，可將B、D瓶做成防止倒吸的球形內(nèi)膽的多功能瓶。

途徑3：大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，將民用管道煤氣直接通到實(shí)驗(yàn)室，用時打開接口或開關(guān)活塞。

途徑4：一些學(xué)校班級較多，用氣囊或儲氣瓶儲存一氧化碳，用時打開接口或開關(guān)活塞。

問題2：一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)所得固體一定是單質(zhì)鐵嗎？

［例］實(shí)驗(yàn)室里，用如右圖所示裝置還原氧化鐵的過程中，可能生成四氧化三鐵、氧化亞鐵或鐵等固體物質(zhì)。關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法錯誤的是（）

A.實(shí)驗(yàn)時，試管中澄清的石灰水變渾濁，證明該反應(yīng)有二氧化碳生成

B.實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，玻璃管中紅色的氧化鐵粉末變成黑色，該產(chǎn)物不一定是鐵

C.反應(yīng)后，玻璃管中的固體物質(zhì)的質(zhì)量比反應(yīng)前減少了，證明一定有鐵生成

D.為了減少空氣污染，應(yīng)增加尾氣處理裝置

分析：該實(shí)驗(yàn)采用酒精燈加網(wǎng)罩聚熱的方式加熱，也是老教材的做法，其實(shí)有科學(xué)性問題。

據(jù)公開的資料介紹，當(dāng)溫度高于300℃以上，F(xiàn)e2O3容易被還原成Fe3O4，；當(dāng)溫度高于600℃以上，F(xiàn)e3O4容易被還原成Fe0；只有當(dāng)溫度高于700℃以上，F(xiàn)eO可以大量還原成單質(zhì)Fe。在實(shí)驗(yàn)室用酒精燈加熱（400℃～500℃）的溫和的實(shí)驗(yàn)條件下，還原產(chǎn)物的絕對主要成分只能是有強(qiáng)磁性的黑色的Fe3O4，而FeO只能是很少部分，僅有極少量的單質(zhì)Fe或者說沒有單質(zhì)Fe。所以，一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)采用酒精噴燈是

合適的，也是必要的。而且，檢驗(yàn)產(chǎn)物單質(zhì)鐵，不能采用磁鐵吸引的方法，而采用取樣與鹽酸或稀硫酸反應(yīng)看是否有氣泡的方法。所以，本例除A、D選項(xiàng)明顯正確外，選項(xiàng)B也是合理的，答案選C。

必須指出，有些實(shí)驗(yàn)看似乎簡單，想象也合理，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往讓人不得其解。例如，一氧化碳還原氧化鐵實(shí)驗(yàn)所得固體，很多老師發(fā)現(xiàn)：用酒精噴燈高溫實(shí)驗(yàn)，明明得到的是黑色粉末，但取樣加入鹽酸或稀硫酸，卻不見氣泡?？梢?，實(shí)驗(yàn)的再現(xiàn)性與穩(wěn)定性，受到各種因素的影響；包括物質(zhì)的因素、人的操作因素以及實(shí)驗(yàn)條件等等，都可能使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果讓人意外。所以，多做實(shí)驗(yàn)，可以增加實(shí)驗(yàn)的可控性，也能引發(fā)更多的思考與探索。

綜上所述，教材實(shí)驗(yàn)在更新，就有必要了解實(shí)驗(yàn)更新的背景，有些實(shí)驗(yàn)只有親歷親為，才能駕輕就熟，教有所長，減少意外。

1008-0546（2013）06-0094-01

G633.8

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10.3969/j.issn.1008-0546.2013.06.043