Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進行研究。

（1）提出假設(shè)①該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO2；②該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO。

③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是 。

（2）設(shè)計方案，如圖所示，將一定量的氧化鐵在隔絕空氣的條件下與過量炭粉完全反應(yīng)，測定參加反應(yīng)的碳元素與氧元素的質(zhì)量比。

（3）查閱資料

氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)。實驗室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱反應(yīng)制得氮氣。

請寫出該反應(yīng)的離子方程式： 。

（4）實驗步驟

①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性，稱取3.20g氧化鐵、2.00g碳粉混合均勻，放入48.48g的硬質(zhì)玻璃管中；

②加熱前，先通一段時間純凈干燥的氮氣；

③停止通入N2后，夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水（足量）變渾濁；

④待反應(yīng)結(jié)束，再緩緩通入一段時間的氮氣。冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g；

⑤過濾出石灰水中的沉淀，洗滌、烘干后稱得質(zhì)量為2.00g。

步驟②、④中都分別通入N2，其作用分別為 。

（5）數(shù)據(jù)處理

試根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，寫出該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。

（6）實驗優(yōu)化 學(xué)習(xí)小組有同學(xué)認為應(yīng)對實驗裝置進一步完善。

①甲同學(xué)認為：應(yīng)將澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液，其理由是 。

②從環(huán)境保護的角度，請你再提出一個優(yōu)化方案將此實驗裝置進一步完善： 。

Answer 1

【答案】（本題共16分）

（1）CO2、CO的混合物

（3）NH4++NO2—N2↑+2H2O

（4）步驟②中是為了排盡空氣；步驟④是為了趕出所有的CO2，確保完全吸收

（5）2C+Fe2O32Fe+CO↑+CO2↑

（6）①Ba(OH)2溶解度大，濃度大，使CO2被吸收的更完全；M (BaCO3)＞M(CaCO3)，稱量時相對誤差小。

②在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置

【解析】

試題分析：（1）①該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO2

②該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO

③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是二氧化碳和一氧化碳．故填：CO2、CO；

（3）氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱反應(yīng)時，能生成氮氣、氯化鈉和水，化學(xué)方程式為：NaNO2+NH4ClN2↑+NaCl+2H2O．故填：NaNO2+NH4ClN2↑+NaCl+2H2O；

（4）步驟②、④中都分別通入N2，其作用分別為：排盡裝置中的空氣，使生成的二氧化碳全部被石灰水吸收，故填：排盡裝置中的空氣；使生成的二氧化碳全部被石灰水吸收；

（5）生成氣體的質(zhì)量為：3.20g+2.00g+48.48g-52.4g=1.28g，設(shè)二氧化碳的質(zhì)量為x，

Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O，

44 100

x 2.00g

=，x=0.88g，生成氣體的質(zhì)量與二氧化碳的質(zhì)量之差就是生成的一氧化碳的質(zhì)量，一氧化碳的質(zhì)量為：1.28g-0.88g=0.4g；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應(yīng)生成鐵、一氧化碳和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe2O3+2C2Fe+CO2↑+CO↑．故填：Fe2O3+2C2Fe+CO2↑+CO↑；

（6）①甲同學(xué)認為：應(yīng)將澄清石灰水換成Ba（OH）2溶液，其理由是氫氧化鋇易溶于水，可以吸收更多的二氧化碳．故填：氫氧化鋇易溶于水，可以吸收更多的二氧化碳；

②從環(huán)境保護的角度，應(yīng)該對尾氣進行處理，方法是點燃或收集尾氣，故填：點燃或收集尾氣