一氧化碳还原氧化铁的实验改进
氧化铁被一氧化碳还原
氧化铁被一氧化碳还原
在化学反应中，一氧化碳（CO）可以作为还原剂，将氧化铁还
原成金属铁。
这个反应过程可以用化学方程式表示为，Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2。
在这个方程式中，一氧化碳和氧化铁发生反应，生
成了金属铁和二氧化碳。
这是一个典型的还原反应，其中一氧化碳
失去氧原子，氧化铁获得氧原子，从而发生了化学变化。
从宏观角度来看，氧化铁被一氧化碳还原的过程可以在工业生
产中得到应用。
例如，金属冶炼过程中，还原炉中的氧化铁可以通
过一氧化碳还原成金属铁，这是炼铁和炼钢过程中的重要步骤之一。
从微观角度来看，化学反应涉及分子和原子之间的相互作用。
在氧化铁被一氧化碳还原的过程中，一氧化碳分子中的碳原子与氧
化铁中的氧原子发生化学结合，从而改变了氧化铁的化学性质，使
其发生了还原反应。
总的来说，氧化铁被一氧化碳还原是一个重要的化学反应过程，涉及到宏观和微观两个层面的理解和应用。
通过深入研究和理解这
一反应过程，可以更好地掌握化学原理，并在工业生产中加以应用。
一氧化碳还原氧化铁的实证探索与教学思考
显 ，耗 时短 ，使学 生 获得钢 铁腐 蚀 、生锈 的直 观 印
刚 开 始 ，铁 钉 表 面就 有 红 褐 色 物 质 ，但 溶 液 为 无 色 ．约 ５
６
分钟左右溶液呈淡黄色 ，表面红褐色物质越来越 多 ．溶 液 淡黄色加深。
象外 ，还可 以加深 对 电化学 腐蚀 原理 的理解 ．取得
其 中Ｆ 的氧化物 的热稳 定性顺 序是 ： ｅ
Ｆ Ｏ＞Ｆ ３ ＞ＦｅＯ３ ｅ ｅＯ４ ２
（Ｆ ２ ３Ｈ ３ ｅ０＋ ２ ２ ｅＯ＋ ２） Ｆ ３４Ｈ ０ 然后 是Ｆ ３ ｅＯ 被还 原成Ｆ Ｏ： ｅ
Ｆ３ 十 ｅ ０ｄ ＣＯ ３Ｆ Ｏ＋ＣＯ２ ｅ
维普资讯
佳。
２ 分析 ，
【］ 兴厚 ， ２钟 萧文锦 ， 袁启华 等． 无机化 学丛 书（ 第六卷）Ｍ】 【 ． 科学
出 版 社 ． ９ ５： ２－ ４ １ ９ ２１ ２１ ．
通 过 以上实 验 说 明 ，在 置换 反 应 引发 和 Ｃ一 ｌ 的
【 刘 怀 乐． 盐在 化 学 实验 中 的 几 处妙 用Ⅱ． 学 教 学 ，ｏ ５１） ３ 】 食 】 化 ２ｏ （１：
１ ４
化学 教 学
２０ ０ ７年 ，
３ ｅ ＋ ２） Ｆ Ｏ Ｈ Ｏ
有 明显 的氢气泡 产生 。
最后 ，Ｆ Ｏ ｅ 被Ｃ 还 原成 Ｆ ： Ｏ ｅ
： ． Ｆ Ｏ＋ Ｏ ＝ ０＂ ￣ ｔ Ｆ ｅ Ｃ ６ Ｃ ０ ＝ ： ＝ ＝ ｅ ＣＯ ＋ ，
实 验 ２ 三 个 试 管 里 都 注 入 ２ ｕ Ｏ 的 浓 溶 ｍＬ Ｃ Ｓ 液 。第 一个试 管用作 对 比观察 ，第二个 试管用几滴 硫 酸把 Ｃ Ｓ 液酸 化 ，第 三个 试 管 用水 稀 释 １ ２ ｕ Ｏ溶 倍 成更稀 的Ｃ Ｓ 液 ，然 后 分别 加 入相 同量 的黑 ｕ Ｏ溶 色粉末 ，振 荡 ，静 置观 察 。你 又会 发现 ，三个 试管 中都没 有 红 色 的Ｃ 被 转 换 出来 。而且 溶 液 的颜 色 ｕ 也 没有明显 的变 化 ，磁 铁仍 然可 以从试 管外 明显感 应（ 试 管 内 的黑 色 粉末 ，这说 明黑 色粉 末没 有跟 动）
“还原氧化铁”实验的改进
Ｃ
的 晶 格 氧 才 能 耗尽 ， 出现 金 属 铁 。 因 此 ，无 论 是 用 一 氧 化 碳 还 是 用 甲烷 作 还 原 剂 ，改 用 酒 精 喷 灯 加 热 氧 化 铁 是 很 有 必 要 的 ，这 样 做 既 可 以缩 短 反应 的 时 间 ，又 能得 到 可 以被 磁 铁 吸 引 且 与 稀 盐 酸 反 应 能产 生 大 量 小 气 泡 的 黑色 粉 末 ， 从 而 得 出有 单 质 铁 生 成 的科 学 结 论 。
２ ． 实验 条 件 分 析 文 献 资 料 显 示 ； 用 一 氧 化 碳 还 原 氧 化 铁 ， 当 温 度 高
于３ ０ ０ ℃ 时 ，Ｆ ｅ ２ ０ ３ 容易被还 原成Ｆ ｅ ３ ０ ２ ： 当温 度 高 于 ６ ０ ０ ℃
时 ，Ｆ ｅ 。 ０ 才 容 易被 氧 化成 Ｆ ｅ Ｏ： 只 有 当 温 度 高 于 ７ ７ Ｏ℃
观 察到 红棕色 的粉 末变成 黑色 后 ，可及 时夹紧 止水 夹 ，隔绝空 气 ，无 需一直通 气 到直玻璃 试 管冷却 ， 因此 既节 能又 省时 ： （ ４）所 有 仪 器 及 药 品 均 为 中学 实验 室所 常 见 的 ，有 利
碳 与 氧 化 铁 的 反应 ”作 为演 示 实 验 ， 其步 骤 为 ： 用 铁 架 台 固 定住 硬 质 玻 璃 试 管 ，在 试 管 中 放 入 少 量 氧 化 铁 粉 末 ，先 通 入 一氧 化 碳 一 段 时 间 （目的 是 排 尽 玻 璃 试 管 内的 空 气 ， 防 止加 热 时 玻 璃 试 管 内 的 一氧 化 碳 与 空 气 的 混 合气 体 发 生 爆炸 ） ； 点燃 酒 精 喷灯 给 氧 化 铁 加热 ； 熄 灭 酒 精 喷 灯 ，继 续 通 一 氧 化 碳 直 至 装 置 冷 却 （ 防 止 刚 生成 的铁 在 高温 下又 与 氧 气 反应 ，使 实 验 失败 ） ；
实验装置改进
一氧化碳还原氧化铁的实验改进和田师范专科学校生化系 2009级一班黑宝珠（107650903130）一氧化碳还原氧化铁的演示实验是九年级化学的必做实验，人教版义务教育课程标准实验教科书第八单元中，一氧化碳还原氧化铁的演示实验（图8-20）存在两处不足：一是仪器较多，装置繁琐，影响了学生对实验重点的观察；二是在加热前需要用较多的CO排除加热管中的空气，此时又不能对尾气做燃烧处理，导致有毒的CO气体排放到空气中，造成污染。
针对上述问题，我们在实际的实验教学中，进行了以下改进。
一、改进实验目的将繁琐的实验装置进行有效的简化与重组，把一套复杂的联动实验，分割成几个独立的小实验，使实验操作简便；将有毒的CO始终控制在密封的集气瓶中进行实验操作，不仅便于实验操作和观察现象，而且注重环保、节省与安全。
二、实验仪器及用品仪器：125mL集气瓶、带塞导管、酒精灯、药匙、滤纸、磁铁；药品：氧化铁、CO、澄清的石灰水。
三、改进实验装置图四、实验说明1. 事前取一只直径大小与集气瓶口径匹配的橡胶塞，用打孔器打一直径约4毫米的孔至三分之一深度，将一根短玻璃导管的一端固定在橡胶塞中；用玻管在氧化铁粉末中上下插几下，管内就会留有一段氧化铁，用纸擦去管外壁上的氧化铁粉末。
2. 用排澄清石灰水的方法收集一瓶CO气体，并在瓶内预留少量澄清石灰水，盖上玻片备用（可用图1所示的装置制取）。
※3.我们将实验所得的被磁铁吸引的“黑色粉末”与还原性铁粉做了进一步的对比，分别加入稀盐酸后，都能产生小气泡。
五、实验操作1.实验时，手持橡胶塞将装有适量氧化铁粉末导管的一端在酒精灯上灼烧至红热后（如图2），迅速插入装有CO的集气瓶中（如图3），待玻璃导管冷却后取下橡皮塞，并用玻片盖住集气瓶口；2.将玻璃导管中的固体用火柴梗戳出，转移到滤纸上；3.将磁铁靠近滤纸上方，有黑色粉末被磁铁吸引，说明有铁生成；振荡集气瓶中的石灰水，观察到澄清的石灰水变浑浊，说明有CO2生成；4.点燃瓶内剩余的CO气体作尾气处理。
一氧化碳还原氧化铁实验的改进
一氧化碳还原氧化铁实验的改进《一氧化碳还原氧化铁实验的改进》实验目的：通过改进氧化铁与一氧化碳的反应实验，在不同条件下进行一氧化碳气体的还原，观察反应产物的变化及实验结果，深入了解一氧化碳与氧化铁的化学反应机制。
实验原理：氧化铁与一氧化碳反应可以得到铁和二氧化碳的产物，反应方程式为：Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2实验步骤：1. 准备实验装置：取一个容器，底部放置一块氧化铁，上方设置一氧化碳进气口和二氧化碳排气口。
2. 调整反应条件：可以通过改变气体流量，温度和反应时间等因素，来控制反应过程。
3. 实施实验：开启氧化铁加热，使其达到一定温度；同时通过一氧化碳进气口输入一氧化碳气体，保持一定流量，观察实验过程中的颜色和气体情况。
4. 停止实验：根据实验设定的时间或者产物颜色的变化，停止反应，关闭氧化铁加热，并将气体排出。
实验改进：1. 改变氧化铁的形态：可以尝试使用其他形式的氧化铁，如粉末状、纳米颗粒等，以增加表面积，加快反应速率。
2. 调整反应温度：通过改变反应温度，可以探索不同温度对反应速率和产物生成的影响。
3. 更改反应时间：延长或缩短反应时间，以观察反应过程中产物的变化情况。
4. 使用催化剂：添加合适的催化剂，如金、银等，可以提高反应速率和效果。
5. 引入吸附材料：在实验装置中加入适当的吸附材料，可以吸附产物二氧化碳，以增加产物收集的准确性。
实验结果与讨论：通过以上的改进措施，可以提高实验的灵敏度和效率。
在不同条件下进行实验观察，可以获取更多的数据，从而更加详细地了解一氧化碳与氧化铁的反应机制。
此外，对实验结果的分析和讨论也可以探索一氧化碳还原氧化铁反应在工业生产上的潜在应用和机遇。
通过改进一氧化碳还原氧化铁实验的方法，可以更加全面深入地研究该化学反应，为相关领域的实际应用提供理论和实验基础。
安全便捷的一氧化碳还原氧化铁实验
⑤关 闭 旋塞 ， 松开 弹簧夹 ， 断开乳 胶管 ａ与 并
旋 塞 的连 接 ； 后 立 即将 洗耳 球 插 入乳 胶 管 ａ的 然 管 口 ， 轻 挤 压 吹气 （ 直 接 用 嘴 吹 ） 这 样 就 能 轻 或 ， 把 导管 内残 留的气 体 “ ” 集气 瓶 中。 吹 入
①用 斜 口饮 料 吸 管取 适 量 的氧 化 铁 粉末 ， 小
间偏 长 。
开始 ， 这段 管 内含 有 的空气 也是 １ ｍＬ ８ 。 ② 也 可 以使 用 “ 量 法 ” 出这 段 导 管 的 总 水 测 容积 ， 约为 １ ｍＬ 仍 ８ 。
（ ） 装 多功 能 集 气瓶 ２ 组
③很 多教 师 采 用 “ 接 点 燃 法 ” 理 实 验 尾 直 处
（ 实 验 用 品 ２）
１ 弹性 良好 的 中号 气 球 ， 个 １个 玻 璃 旋 塞 ， １ 根外 径 １ ｍｍ、 约 ２ ０ ｍ 的 石 英 玻 璃 管 （ 作 ０ 长 ０ｒ ａ 用 反应 容器 ） ２根 外 径 ７ ， ｍｍ、 约 １ ０ ｍ 的乳 胶 长 ０ｍ 管， １个 弹 簧 夹 ， １副 铁 架 台 （ 铁 夹 ） １盏 酒 精 含 ， 灯 ， 根 削成斜 孔 的饮料 吸管 （ 它 取用 氧化 铁 粉 １ 用
的尾 气 既含 Ｃ Ｏ又 含 空 气 ， 时 在 导 管 口点 燃 尾 此
气， 极易 引燃 试管 里 的不 纯 Ｃ 从 而 使试 管 发 生 Ｏ， 爆 炸 （ 种危 险情 况时有 发生 ） 这 。
２ 改 进 后 的 实 验 装 置 （ １ 和 用 品 图 ） （） １ 实验 装 置 （ 图 １ 如 ）
气 ， 这 种方 法 有 冒 险性 。 因为 实 验一 开 始 聚 集 但
① 取 １个 规 格 为 ２ ０ ５ ｍＬ
一氧化碳与氧化铁的反应实验改进
（ ４ ） 当塑 料瓶 Ｉ Ｉ 中 的水面 下 降到３ ６ ｍ Ｌ ￣ Ｊ ］ 度 处 ，就说
明玻璃管和导气管里３ ６ ｍＬ 的空气 已基本排尽。固然气 体分子运动的情况很复杂，而且该定量方法也不算是精 确 ，可我 们 的多 次实验 表 明这 时候 加热 氧化 铁 确实 没有
泡 ，则说 明整个 装 置不漏 气 。
中国 现代孝 装 备
２ ０ １ ３ ￣ － － ８ 月
注 意 ：不 能用 磁 铁 吸 引 的方 法 探 究 铁 粉 的存 在 ， 因 为 黑色 的 四氧 化 三 铁 粉 末 也 能 被 磁 铁 吸 引 。 另 外 ， 还 原 产 物 倒 出来 检 验 成 分 时 ， 已 不 可 能 含 有 氧 化 亚 铁 ， 因 为氧 化 亚 铁 在 空气 中极 为 不 稳 定 ， 会 立 刻 变 为
一
图２
、
原实验方案的不足
注：夹持塑料瓶 的装置略
２ ． 改进 后 的实验 用 品 ２ 个５ ０ ０ ｍＬ 硬质 塑料 瓶（ 分别储 存一 氧化 碳气 体和 实 验尾 气） ，１ 个 玻璃 旋塞 （ 控 制一 氧化 碳气 体 的通 入） ，１ 根 １ ８ ｍｉ ｌ ｌ ×２ ０ ０ ｍｍ的硬 质 玻 璃 管（ 用作 反 应 容器 ） ，１ 支 大 试管 （ 盛 装石 灰水 ， 以检 验 二氧化 碳气 体） ，１ 个双 孔橡 皮 塞 ，２ 个单 孔橡 皮塞 ，２ 个铁架 台，几 根 长短 不一 的乳胶 管（ 用 于连 接 和 固 定实 验 装 置） ，１ 盏 酒 精 喷灯 （ 使 反应 条 件达 到高 温） 等。
二、改进 后的实验 装置及实验用品
近 年来 关 于该 实验 的 改进较 多 ，而 且大 多 涉及 玻璃
实验装置改进
一氧化碳还原氧化铁的实验改进和田师范专科学校生化系2009级一班黑宝珠（107650903130）一氧化碳还原氧化铁的演示实验是九年级化学的必做实验，人教版义务教育课程标准实验教科书第八单元中，一氧化碳还原氧化铁的演示实验（图8-20）存在两处不足：一是仪器较多，装置繁琐，影响了学生对实验重点的观察；二是在加热前需要用较多的CO排除加热管中的空气，此时又不能对尾气做燃烧处理，导致有毒的CO气体排放到空气中，造成污染。
针对上述问题，我们在实际的实验教学中，进行了以下改进。
一、改进实验目的将繁琐的实验装置进行有效的简化与重组，把一套复杂的联动实验，分割成几个独立的小实验，使实验操作简便；将有毒的CO始终控制在密封的集气瓶中进行实验操作，不仅便于实验操作和观察现象，而且注重环保、节省与安全。
二、实验仪器及用品仪器：125mL集气瓶、带塞导管、酒精灯、药匙、滤纸、磁铁；药品：氧化铁、CO、澄清的石灰水。
三、改进实验装置图四、实验说明1.事前取一只直径大小与集气瓶口径匹配的橡胶塞，用打孔器打一直径约4毫米的孔至三分之一深度，将一根短玻璃导管的一端固定在橡胶塞中；用玻管在氧化铁粉末中上下插几下，管内就会留有一段氧化铁，用纸擦去管外壁上的氧化铁粉末。
2.用排澄清石灰水的方法收集一瓶CO气体，并在瓶内预留少量澄清石灰水，盖上玻片备用（可用图1所示的装置制取）。
※3.我们将实验所得的被磁铁吸引的“黑色粉末”与还原性铁粉做了进一步的对比，分别加入稀盐酸后，都能产生小气泡。
五、实验操作1.实验时，手持橡胶塞将装有适量氧化铁粉末导管的一端在酒精灯上灼烧至红热后（如图2），迅速插入装有CO的集气瓶中（如图3），待玻璃导管冷却后取下橡皮塞，并用玻片盖住集气瓶口；2.将玻璃导管中的固体用火柴梗戳出，转移到滤纸上；3.将磁铁靠近滤纸上方，有黑色粉末被磁铁吸引，说明有铁生成；振荡集气瓶中的石灰水，观察到澄清的石灰水变浑浊，说明有CO2生成；4.点燃瓶内剩余的CO气体作尾气处理。
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匙、 镊子 、 导管 、 胶皮 管、 橡皮 塞、 磁铁 、 弹簧夹 、 塑料饮 料瓶
兰个 （ 瓶一 氧化碳 、 瓶 除氧空气 、 瓶水 ） 氧化铁 、 １ １ １ 、 石灰
水 、 盐 酸 、 柴 稀 火
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和 出气 口的胶皮 管 ， ： ３ 即关 闭
１ ４
实 验改进 与科技创 新
２１ ００年第 ３期 中小学实 验与装备
第２ Ｏ卷 （ 总第 １９期 ） ０
一
氧 化 碳还 原氧 化铁 的实验 改进
湖北省孝感 市文 昌中学 （３ ００ 郑忠海 ４ ２０ ）
１ 实验 仪器及用 品
硬质试管 、 架 台、 剂瓶 、 铁 试 酒精 灯 、 网罩 、 通管 、 三 药
４ ５将冷却方式改为用弹簧夹分别夹住 导管进气 口和 ．
一
氧
出气 口的胶皮管 ， 不需要继续通一氧化碳来冷却 ． 减少 了一 氧化碳 的用量 ， 约 了资源 。 节 ４ ６该实验材 料易得 ， 源于生 活 ， ． 来 操作方 便 ， 现象 明
显 。 推 广使 用 。 可 ４ ７通 过 改 进 实 验 。 发 了学 生 的 学 习 兴 趣 。 强 了学 ． 激 增
连接仪器装置 一 检查装置的气密性 一 取 ０ ５ 氧化 ．ｇ
铁于试管中 ． 用磁 铁吸引 ． 石灰 水倒 入试剂瓶 中 一 打 并 把 开弹簧夹 ａ ｃ通除氧空气将装置中的空气排尽一 点燃酒 和 ， 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 ， 止通一氧化碳 ， 停 迅速通 除氧空气 ， 即关 闭 ｂ ，
只用 一个带网罩的酒 精灯 ， 既节约了能源 ； 又使尾气中的一
图 １一氧 化 碳 还 原 氧化 铁 原 装 置 图
氧化碳得到 了二次利用。 ４４反应完成后 ， ． 迅速通 除氧空气 至尾气 火焰熄灭 ， 一 是减少 了一氧化碳的用量 ；二是将装 置 内残 留的一氧化碳
跨 氕
轶
全 部 排 出 ， 现 一 氧 化碳 零 排 放 。 实
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 ， 部 分 一 氧 化 碳 可 能 排 放 到 空 气 中 则
２ 实验装置 图及说 明
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 。
４２将水 平放 置 的玻 璃管 改为 管 口略 向下 倾斜 的试 ．
管 ， 将 导 气 管 伸 人 试 管 底 部 ， 是 有 利 于 二 氧 化 碳 的排 并 一 出 ； 是 使 一 氧 化碳 与 氧化 铁 充 分 接 触并 发生 反 应 ， 短 了 二 缩
反应时间。
４ ３原 装置用 了一个酒 精喷灯和一 个酒精 灯 ， 改为 ． 现
图 ２一 氧化 碳 还 原 氧 化铁 改 进 后 的装 置 圈
生 的环保和安全意识 ， 培养了学生 的创新能力 。
２ １ ． ４． １ ０ ０．０ 。 ２
３ 实验操作 一
实验操作流程 ：
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
说明：
（） １ 网罩 可 用纱 窗细 铁 丝 自制 而成 。 （ ） 氧 化 碳可 用 甲酸 和 浓 硫 酸 反 应 制 得 经 验 纯 后 收 ２一
集在 塑料饮料瓶中。
４ 装置 改进的意 义
４１ ． 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
（） 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。