１４ ２０１０年第３期中小学实验与装备 第２Ｏ卷（总第１０９期）
实验改进与科技创新
１实验仪器及用品 一氧化碳还原氧化铁的实验改进
湖北省孝感市文昌中学 （４３２０００） 郑忠海
硬质试管、铁架台、试剂瓶、酒精灯、网罩、三通管、药
匙、镊子、导管、胶皮管、橡皮塞、磁铁、弹簧夹、塑料饮料瓶
兰个（１瓶一氧化碳、１瓶除氧空气、１瓶水）、氧化铁、石灰
水、稀盐酸、火柴
说明： （１）网罩可用纱窗细铁丝自制而成。
（２）一氧化碳可用甲酸和浓硫酸反应制得经验纯后收
集在塑料饮料瓶中。
（３）除氧空气可用燃烧红磷法制得并收集在塑料饮料
瓶中。 （４）一氧化碳和除氧空气均可用向塑料饮料瓶中加水
的方法排出。
２实验装置图及说明
跨氕
一氧 图１一氧化碳还原氧化铁原装置图
图２一氧化碳还原氧化铁改进后的装置圈
３实验操作 一
实验操作流程： 轶 连接仪器装置一检查装置的气密性一取０．５ｇ氧化
铁于试管中．并用磁铁吸引．把石灰水倒入试剂瓶中一打
开弹簧夹ａ和ｃ，通除氧空气将装置中的空气排尽一点燃酒
精灯一通人一氧化碳，即关闭ａ，打开ｂ，观察反应现象一
反应完成后，停止通一氧化碳，迅速通除氧空气，即关闭ｂ，
打开ａ至尾气火焰熄灭一熄灭酒精灯一停止通除氧空气， 迅速用弹簧夹夹住导管进气１：３和出气口的胶皮管，即关闭
ａ．同时关闭ｃ至装置冷却一用磁铁吸引黑色粉末一向黑色
粉末中加入稀盐酸一拆卸并整理仪器
４装置改进的意义
４．１教材（人教版九年级下册第八单元课题３）实验中 尾气的处理存在如下安全隐患和污染问题：当先点燃酒精
灯再通一氧化碳时，则混合气体可能发生爆炸；当先通一氧 化碳再点燃酒精灯时，则部分一氧化碳可能排放到空气中 会造成环境污染，因此先通除氧空气，然后点燃酒精灯，再
通一氧化碳，一是为了确保实验安全，二是防止一氧化碳污
染空气。
４．２将水平放置的玻璃管改为管口略向下倾斜的试
管，并将导气管伸人试管底部，一是有利于二氧化碳的排
(实验研究)•创新设计•
—氧化碳还原氧化铁实验的一体化设计
裴锐I ,张灵丽2(1.苏州大学实验学校；2.苏州市振华中学校，江苏苏州215006)
摘要：在分析一氧化碳还原氧化铁反应原理的基础上,针对实验过程中存在的问题，将一氧化碳的制备、一氧化碳与氧化 铁的反应、产物的检验和尾气的处理进行一体化设计,使多个反应置于同一个封闭体系中进行；同时改进热源装置，优化生成 物——铁的检验方法，利用万用瓶并设置安全线排除爆炸风险等，大大提高了实验的成功率和安全性"关键词：一氧化碳还原氧化铁；实验一体化设计；实验改进文章编号:1005 - 6629(2019)6 - 0070 - 04 中图分类号：G633. 8 文献标识码：B
1问题提出一氧化碳与氧化铁的反应在九年级化学教学
中具有十分重要的地位，现行人教版、沪教版、湘
教版、粤教版、鲁教版等不同版本的教材中.都安
排了一氧化碳还原氧化铁的演示实验并将其定性
为教学重点。一氧化碳还原氧化铁作为九年级化 学中唯一的一个固体和气体在高温条件下反应的
演示实验，既是理解工业上高炉炼铁原理的基础
性实验，也是体现化学原理对实际生产指导作用 的重要例证⑴。重视该实验并确保实验成功，是
充分发挥其教学功能和价值的重要前提。然而,
从课堂教学现状看,关于一氧化碳还原氧化铁的
实验教学采用观看视频或动画模拟代替演示实验 的现象普遍存在,甚至画实验、讲实验的情况也时
有发生，究其原因，主要与以下几个方面因素有关。
1. 1气体制备与储存实验用一氧化碳需要提前制备和安全储存,
不仅费时费事,而且对气体的储存装置要求较高。
一方面，因为许多学校没有符合条件的储气装置,
为了做一氧化碳还原氧化铁的实验，需要对装置 进行改进或者自制装置;另一方面,不少教师考虑
到一氧化碳有毒且容易爆炸，制备和储存过程中
存在一定的安全隐患，如有不慎，则可能造成较为
严重的安全事故，因而产生畏惧心理。
1.2 高温条件及热源
第 1 页 共 2 页 一氧化碳还原氧化铁
1、仪器：铁架台硬质玻璃管弹孔橡皮塞酒精灯试管酒精喷灯双孔橡2、皮塞导气管
2、药品：氧化铁粉末澄清石灰水一氧化碳气体
3、装置图：见书图
4、步骤：检验装置的气密性;装入药品并固定向玻璃管;通入一氧化碳气体;给氧化铁加热;停止加热;停止通一氧化碳。【一氧化碳早出晚归，酒精灯迟到早退】
5、现象：红色粉末逐渐变为黑色【这种黑色粉末是还原出来的铁】，澄清石灰水变浑浊【证明有二氧化碳生成】，尾气燃烧生成蓝色火焰【说明为一氧化碳气体】。
6、反应的化学方程式：
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O;2CO+O2点燃2CO2
【规律】
1、先通一氧化碳的目的：排除装置内的空气，以免加热时一氧化碳与空气混合，可能会发生爆炸。
2、尾气的处理：因为一氧化碳有毒，所以尾气一氧化碳气体要经过点燃处理或收集备用，防止污染空气。
3、实验前要检查一氧化碳的纯度，因为一氧化碳是可燃性气体，如果其中混有空气或氧气，温度达到着火点或与明火接触可能发生爆炸。(氢气同理)
第 2 页 共 2 页 4、试验后继续通入一氧化碳的目的：防止氧化铁被还原成铁后，在较高的温度下重新被氧化(后果是得到铁和氧化铁的混合物);防止液体倒吸。
工业炼铁
1、原料：铁矿石、石灰石、焦炭、空气
2、原理：在高温下，利用还原剂CO将铁从铁矿石中还原出来
3、设备：高炉
4、冶炼过程中发生的化学方程式
(1)在高温下，焦炭跟氧气反应生成二氧化碳;C+O2=高温=CO2
(2)二氧化碳被焦炭还原成一氧化碳。CO2+C=高温=2CO
(3)一氧化碳再跟铁矿石中的氧化物反应，生成铁。3CO+Fe2O3=高温=2Fe+3CO2
1、（2012•武汉）某化学小组的同学利用混有少量CO2的CO气体还原氧化铁，并验证反应后的气体产物．实验室现有下图所示实验装置（可重复使用）．按气体从左到右的方向，装置连节顺序正确的是（）
A．甲→乙→丙→丁B．甲→丙→乙→丁C．乙→甲→丙→甲→丁D．乙→甲→丙→乙→丁
2、（2011•武汉）实验室里，用如右图所示装置还原氧化铁的过程中，可能生成四氧化三铁、氧化亚铁或铁等固体物质．关于该
实验，下列说法错误的是（）
A．实验时，试管中澄清的石灰水变浑浊，证明该反应有二氧化碳生成
B．实验结束时，玻璃管中红色的氧化铁粉末变成黑色，该产物不一定是铁
C．反应后，玻璃管中的固体物质的质量比反应前减少了，证明一定有铁生成
D．为了减少空气污染，应增加尾气处理装置
3、（2012•株洲）早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器．工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁
的反应．某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，请按要求填空：
（1）写出CO还原Fe2O3的化学方程式；
（2）实验中盛澄清石灰水的试管中可观察到的现象是；
（3）右边导气管口放置点燃的酒精灯的目的是；
（4）实验开始时要先通入CO，把装置中的空气排尽后再加热，以防发生爆炸．检验装置中的空气已排尽的方
法是．4、（2012•雅安）某实验小组模拟高炉炼铁的化学反应原理进行实验，其装置如图所示．
（1）A处发生反应的化学方程式是．（2）B中发生反应的化学方程式是．C处点燃酒精灯的目的是．（3）实验结束后，小李看到红色固体全部变黑了，认为产物就是单质铁，但小王提出了质疑：还有可能生成其它物质．为了进一步验证其固体成分，小王查到下列资料：①铁的氧化物有氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁（该化合物中铁有+2、+3两种化合价），其中氧化铁为红棕色，其余都为黑色；并且只有四氧化三铁能被磁铁吸引．②铁的氧化物（四氧化三铁除外）都能与酸发生反应而溶解．根据上述信息，小王又设计了两个实验．【实验1】将黑色固体研磨后，取少量加入足量溶液中，观察到有气泡出现，溶液未变黄色，据此得出的结论是．【实验2】再用磁铁吸引余下黑色固体，实验后即可对黑色固体成分进行判断．
