一氧化碳還原氧化銅或氧化鐵

初中化學(xué)課本有CO還原CuO的實(shí)驗(yàn)，高中化學(xué)課本有CO還原Fe₂O₃的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)裝置麻煩，課前準(zhǔn)備和課堂演示實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)時(shí)不夠安全，未反應(yīng)的CO直接排放在空氣中，會(huì)污染環(huán)境、損害師生的健康。所以對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了四點(diǎn)改進(jìn)：一是在試管中用甲酸和濃硫酸制取CO。二是用水浴加熱甲酸和濃硫酸的混合物。三是用在酒精燈上加熱螺旋狀銅絲的方法制取CuO代替CuO粉末，用生銹的鐵絲代替Fe₂O₃粉末。四是為減少環(huán)境污染將尾氣點(diǎn)燃，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后用冷水冷卻甲酸與濃硫酸的混合物。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)操作方便、現(xiàn)象明顯、安全可靠、減少污染，演示實(shí)驗(yàn)的時(shí)間比課本上的方法可節(jié)省一半。

準(zhǔn)備工作：將從細(xì)導(dǎo)線中抽出（去塑料包皮）的多股銅絲10厘米繞成螺旋狀，用鑷子夾住在酒精燈火焰上灼燒片刻，亮紫紅色的銅絲表面便生成一層黑色的CuO。若作CO還原Fe₂O₃的實(shí)驗(yàn)，可預(yù)先把生銹的干燥的鐵絲卷成螺旋狀備用。

操作過(guò)程：先將表面有CuO的銅絲，用一根細(xì)銅絲系著，放入A管一邊的玻璃導(dǎo)管中，用橡皮管與B管一邊上方的導(dǎo)管連接好，使螺旋狀銅絲恰好位于B管一邊下方導(dǎo)管口的上方，再將澄清石灰水加入B管中，最后在A管中先加入10ml濃硫酸，再加入5ml甲酸并在C錐形瓶?jī)?nèi)加入約80℃的熱水，在D錐形瓶?jī)?nèi)加入冷水，按照上述裝置圖安裝好全套裝置。因A管中的混合物被熱水加熱，反應(yīng)速度越來(lái)越快，生成的CO氣體從澄清石灰水中冒出，石灰水不變渾濁，黑色的CuO或紅褐色的Fe₂O₃顏色不變。一分鐘后，將酒精燈火焰接觸排放尾氣的管口，導(dǎo)管口有淺藍(lán)色火焰，這是CO在燃燒，將酒精燈火焰對(duì)準(zhǔn)螺旋銅絲固定加熱，約一分鐘，發(fā)現(xiàn)石灰水逐漸變渾濁，原來(lái)表面有黑色CuO銅絲逐漸變?yōu)榱磷霞t或原表面有紅褐色Fe₂O₃的鐵絲逐漸變?yōu)楹谏?/p>

實(shí)驗(yàn)裝置圖

當(dāng)金屬絲完全變色后，將A、B管連同導(dǎo)管一起拔出，對(duì)調(diào)位置，即將A管塞入D錐形瓶冷水中，將B管塞入C錐形瓶的熱水中，由于甲酸與濃硫酸的混合物被冷水降溫反應(yīng)慢慢停止。

三點(diǎn)說(shuō)明：

①甲酸與濃硫酸的反應(yīng)是：

①式是甲酸與濃硫酸共熱脫水而制得CO，而②式是甲酸加熱到160℃以上，則分解成CO₂和H₂。若用酒精燈直接加熱，溫度一般在100℃以上，因此，盡管CuO和Fe₂O₃會(huì)被還原，但那是H₂的作用，決不是CO的作用，同時(shí)澄清的石灰水在一開始就會(huì)變渾濁。用80℃左右的熱水加熱，則可保證反應(yīng)按①式進(jìn)行。

②反應(yīng)結(jié)束時(shí)，將A、B試管對(duì)調(diào)，在冷水作用下：產(chǎn)生CO氣體速度漸漸變慢既能保證熱的銅絲在還原氣中漸漸冷卻，防止被空氣中的氧氣氧化，又可有效地避免環(huán)境污染。

③螺旋狀銅絲從導(dǎo)管中通過(guò)一根細(xì)銅絲方便的取出后，可繼續(xù)使用。