一氧化碳还原氧化铁的化学式
一氧化碳还原氧化铁是工业上高炉炼铁的核心反应原理。该反应属于氧化还原反应，其中一氧化碳作为还原剂，夺取氧化铁中的氧，自身被氧化为二氧化碳，而氧化铁则被还原为单质铁。其完整的化学方程式为：Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂。这个反应需要在高温条件下进行，通常在实验室中会用酒精喷灯或煤气灯提供热量。理解这个化学式对于掌握铁的冶炼过程以及相关工业应用至关重要。
实验现象与过程解析
进行一氧化碳还原氧化铁的实验时，可以观察到一系列明显的现象。首先，红色的氧化铁粉末（主要成分为Fe₂O₃）在高温下逐渐变为黑色，这是因为生成了黑色的铁粉。同时，澄清的石灰水（氢氧化钙溶液）会变浑浊，这是检验产物二氧化碳的典型现象，因为二氧化碳与氢氧化钙反应生成了不溶于水的碳酸钙沉淀。整个实验装置中，需要先通入一氧化碳气体排出空气，防止加热时混合气体爆炸，实验结束后也需继续通气至装置冷却，以防止高温的铁被重新氧化。
实验意义与安全须知
该实验不仅生动地演示了金属氧化物的还原过程，也是理论联系实际的重要案例。它清晰地展示了还原剂、氧化剂在反应中的变化，以及气体产物的检验方法。在安全方面，必须高度重视一氧化碳的毒性，所有操作应在通风橱或通风良好的环境下进行，确保尾气得到妥善处理（如点燃），防止中毒。通过这个实验，我们能更深刻地理解高炉炼铁的化学本质，并强化实验安全意识和环保观念。