Question

4．某化學(xué)興趣小組在一個(gè)充滿O₂的密閉容器中加入一定量的碳粉，在高溫條件下使其充分反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后，容器中的碳粉已全部消失．該小組成員對(duì)容器中反應(yīng)后的氣體進(jìn)行如下探究：
【提示】①CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；②濃硫酸能吸水．
【知識(shí)回顧】碳充分燃燒和不充分燃燒的產(chǎn)物是不同的，寫出碳不充分燃燒的化學(xué)方程式2C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO．
【提出猜想】（1）小紅對(duì)容器中氣體的組成提出如下四種猜想：
A．C和CO        B．只有CO         C．CO和O₂的混合氣體           D．只有CO₂
你認(rèn)為上述猜想中明顯不合理的有AC（填字母）．
（2）小明認(rèn)為容器中的氣體還可能是CO和CO₂的混合氣體；小強(qiáng)認(rèn)為容器中的氣體還可能是O₂和CO₂的混合氣體．
【實(shí)驗(yàn)探究1】小明為了驗(yàn)證自己的猜想，按如圖所示裝置進(jìn)行探究．

請(qǐng)回答下列問題：
（1）裝置B中NaOH溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳．
（2）若小明的猜想成立，則裝置A中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，裝置D玻璃管中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【實(shí)驗(yàn)探究2】小強(qiáng)把小明實(shí)驗(yàn)中的氧化鐵換成了銅絲網(wǎng)，并去掉E裝置驗(yàn)證其猜想．若小強(qiáng)的猜想成立，則裝置D中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色．
【反思交流】有同學(xué)認(rèn)為，小強(qiáng)應(yīng)先通入容器中氣體一段時(shí)間后方可加熱，你認(rèn)為這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾．
【拓展延伸】若反應(yīng)前容器中碳粉的質(zhì)量為6g且小明的猜想成立，則容器中氧氣質(zhì)量的取值范圍是大于8g，且小于16g．

Answer 1

分析 【知識(shí)回顧】碳不充分燃燒生成一氧化碳；
【提出猜想】氧氣足量時(shí)，碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳；氧氣不足時(shí)，碳和氧氣反應(yīng)生成一氧化碳；高溫條件下，碳和二氧化碳反應(yīng)能生成一氧化碳；
【實(shí)驗(yàn)探究1】（1）氫氧化鈉可以與二氧化碳反應(yīng)；
（2）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
【實(shí)驗(yàn)探究2】空氣中含有氧氣，加熱條件下，銅能和氧氣反應(yīng)生成氧化銅；
【反思交流】實(shí)驗(yàn)時(shí)要排除空氣中氧氣的干擾；
【拓展延伸】利用極值法分析．

解答 解：【知識(shí)回顧】碳不充分燃燒生成一氧化碳，化學(xué)方程式為2C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO；故填：2C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO；
【提出猜想】碳不是氣體，故A錯(cuò)；CO和O₂點(diǎn)燃的條件下會(huì)繼續(xù)反應(yīng)，不會(huì)共存，故C錯(cuò)；碳和氧氣反應(yīng)時(shí)，如果氧氣有剩余，則還應(yīng)該含有二氧化碳?xì)怏w；故填：AC；O₂和CO₂的混合氣體；
【實(shí)驗(yàn)探究1】（1）裝置B中NaOH溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳，故填：除去空氣中的二氧化碳；
（2）若小明的猜想成立，則裝置A中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
裝置D玻璃管中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：澄清石灰水變渾濁；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；紅色粉末變成黑色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【實(shí)驗(yàn)探究2】如果氧氣過量，則乙容器中氣體的組成是CO₂和O₂的混合氣體；加熱條件下，銅能和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，所以紅色粉末變成黑色；故填：紅色粉末變成黑色；
【反思交流】應(yīng)先通入乙中氣體一段時(shí)間后方可加熱，這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾；故填：排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾；
【拓展延伸】設(shè)碳完全炭燒生成二氧化碳時(shí)，氧氣的質(zhì)量為x
C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$CO₂
12  32
6g    x
$\frac{12}{6g}=\frac{32}{x}$
x=16g
設(shè)碳不完全炭燒生成一氧化碳時(shí)，氧氣的質(zhì)量為y
2C+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2CO
24   32
6g    y
$\frac{24}{6g}=\frac{32}{y}$
y=8g
所以若反應(yīng)前容器中碳粉的質(zhì)量為6g且小明的猜想成立，則容器中氧氣質(zhì)量的取值范圍是大于8g，且小于16g；故填：大于8g，且小于16g．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．