文档介绍：实验-一氧化碳还原氧化铁
实验四一氧化碳还原氧化铁
一、实验目的
1. 掌握实验室制备一氧化碳及其还原氧化铁的实验基本操作。
2. 通过实验理解一氧化碳的还原性。
二、实验原理
1. 一氧化碳的制取
实验室常用甲酸脱水的方法制取一氧化碳。将甲酸滴到80~90 ℃浓硫酸中,甲酸脱水生成一氧化碳,发生如下反应:
HCOOH浓H2SO4
80~90℃CO↑+H2O
如果没有甲酸,也可以用已二酸代替,但已二酸脱水法生成物除了一氧化碳外还有少量二氧化碳,将气体通入氢氧化钠溶液中吸收掉二氧化碳后,可得到较纯的一氧化碳。反应式为:
H2C2O4浓H2SO4175℃CO↑+CO2↑+H2O
2. 一氧化碳还原氧化铁
一氧化碳在空气或氧气中燃烧,生成二氧化碳,并放出大量的热。因此,一氧化碳是很好的气体燃料,燃烧时呈蓝色火焰,这一性质也使得一氧化碳成为冶金方面的良好还原剂。它在高温下可以从许多金属氧化物中夺取氧,使金属还原,实验室常用一氧化碳还原氧化铁。反应如下:
3CO+Fe2O3
三、实验用品加热2Fe+3CO2
仪器和材料:长直玻璃管、大试管、小试管、分液漏斗、胶头滴管、短弯管、水槽,铁架台、煤气灯、储气瓶。
药品:浓硫酸、澄清石灰水、甲酸,氧化铁。
四、实验内容及操作
(1)取一支大试管,配上双孔橡胶塞,插入分液漏斗和直角导管。如图2-4-1所示连接好装置,检查装置的气密性;
(2)在大试管内注入20mL浓硫酸,分液漏斗中注入10mL甲酸,固定在铁架台上;用导管将大试管与装满水的储气瓶相连用来收集气体;
(3)缓慢的将甲酸滴入大试管中,用一个100mL集气瓶先收集满一瓶气体
以排掉装置内的空气(大试管及导管体积约为100mL)。然后,再收集一试管一氧化碳验纯。待收集到的气体纯净以后,再将接下来生成的气体通入储气瓶中储存。
图2-4-1 CO的制备装置
(1)按图2-4-2连接好装置,检查装置的气密性;分液漏斗中装水,;
(2)预估硬质玻管体积并在储气罐中做好标记。打开分液漏斗的活塞让水流至标记处,以排尽装置中的空气,关闭活塞;
(3)点燃煤气灯,再次打开活塞让水缓慢滴下,至反应物颜色发生变化即停止实验,记录反应时间。待产物完全冷却后,取出待用;
(4)重复上述步骤,在反应物颜色变化后继续加热5分钟。待产物冷却后,取出待用;
(5)取一干燥洁净的烧杯,加入足量的硫酸,称量;往烧杯中加入已称量的产物,充分反应;观察天平示数,直到30秒内示数不变,记下此时的质量;根据产生的气体量计算铁的含量;
(6)重复步骤5,分析加热5分钟后的产物中铁的含量。
图2-4-2 CO还原氧化铁实验装置
五、注意事项
1. 制备一氧化碳时,要注意甲酸的滴加速率不要过快,防止反应过于激烈,气流不稳,制得的一氧化碳不纯。
2. 做一氧化碳还原氧化铁实验时,要使用煤气灯或者酒精喷灯,确保加热温度达到700℃以上,以提高产物中单质铁的含量。
3. 通一氧化碳的速率不能过快,防止气流过大,把氧化铁粉末吹散,使反应不充分。
4. 反应的尾气要收集处理,防止污染空气。
六、讨