Question

某化學小組查閱資料得知：在不同溫度下，甲烷（CH₄）可將氧化鐵（Fe₂O₃）還原為Fe、Fe₃O₄中的一種可兩種。他們為探究甲烷與氧化鐵反應后產物（黑色粉末）的成分，進行了如下實驗：

（1）按右圖裝置連接好儀器，檢查裝置的氣密性后，往裝置中添加藥品。
①各黑色粉末中滴加稀硫酸，觀察到有氣泡產生，則黑色粉末中含有      ，產生氣泡的化學方程式是       。
②導管b的作用是      。
（2）按下圖裝置連接好儀器（圖中夾持設備已略去）檢查裝置的氣密性，往裝置中添加藥品，打開止水夾K通入含有少量二氧化碳的的一氧化碳，持續一段時間后再點燃裝置C處的酒精噴燈。

①裝置A中反應的化學方程式為        ，裝置B中濃硫酸的作用是        。
②持續一段時間后再點燃裝置C處的酒精噴燈的原因是        。D裝置的作用是        。
③實驗中觀察到裝置E中石灰水變渾濁，則黑色粉末中含有         。尾氣處理方法為       。

Answer 1

（1）①Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑ 。
② 防止滴加稀硫酸時生成的氣體從分液漏斗逸出  。
（2）①2NaOH＋CO₂=Na₂CO₃＋H₂O   除去氣體中的水蒸氣 。
② 防止CO與空氣的混合氣加熱時發生爆炸   防止E中的石灰水被倒吸進玻璃管 。
③Fe₃O₄ 將尾氣點燃 。

試題分析：（1）①向黑色粉末中滴加稀硫酸，觀察到有氣泡產生，說明在黑色粉末中含有鐵。鐵與稀硫酸反應生成氫氣。化學方程式為Fe＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂↑。
②當打開分液漏斗的開關時，如瓶內壓強過大，氣體可從漏斗中溢出。所以導管b的作用是防止滴加稀硫酸時生成的氣體從分液漏斗逸出。
（2）①裝置A中的氫氧化鈉可與混合物中的二氧化碳反應，反應的化學方程式為：2NaOH＋CO₂=Na₂CO₃＋H₂O 。濃硫酸有吸水性可除去氣體中的水蒸氣 。
②持續通入氣體一段時間后再點燃裝置C處的酒精噴燈的原因是將裝置內的空氣排盡，防止CO與空氣的混合氣加熱時發生爆炸。D裝置的作用是當停止加熱時，裝置內的溫度降低，氣壓減小，防止E中的石灰水被倒吸進玻璃管。
③實驗中觀察到裝置E中石灰水變渾濁，即說明黑色粉末與一氧化碳反應生成了二氧化碳。所以黑色粉末中含有鐵的氧化物，即Fe₃O₄。尾氣處理的方法可將尾氣點燃（或用氣囊收集）。