Question

(13分)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(jìn)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?dú)獠慌c碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)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?dú)狻?/p>

請寫出該反應(yīng)的離子方程式： 。

（4）實(shí)驗(yàn)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?dú)猓?/p>

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?fù)ㄈ胍欢螘r間的氮?dú)狻＠鋮s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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，寫出該實(shí)驗(yàn)中氧化鐵與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

。

（6）實(shí)驗(yàn)優(yōu)化：從環(huán)境保護(hù)的角度，請你提出一個優(yōu)化方案將此實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)一步完善：

。

Answer 1

(13分) ⑴ CO2、CO的混合物（2分） ⑶ NH4+ + NO2—N2↑ + 2H2O（2分）

⑷ 排盡空氣 （2分） 趕出所有的CO2，確保完全吸收（2分）

⑸ 2C+Fe2O32Fe+CO↑+CO2↑（3分）

⑹ 在尾氣出口處加一點(diǎn)燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置（2分）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)元素守恒可知?dú)怏w可能為CO2、CO、CO2和CO的混合物；（3）反應(yīng)物為氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液，生成物之一為N2 ，根據(jù)元素守恒和電子守恒，可寫出反應(yīng)的離子方程式：NH4+ + NO2—N2↑ + 2H2O ；（4）實(shí)驗(yàn)前要排凈空氣，反應(yīng)后要把生成的二氧化碳趕出，確保完全吸收；（5）根據(jù)數(shù)據(jù)可知生成二氧化碳的物質(zhì)的量為2.00g/100g/mol＝0.02mol，質(zhì)量為0.02mol×44g/mol＝0.88g，生成一氧化碳的質(zhì)量為（3.20g+2.00g+48.48g-52.24g）-0.88g＝0.56g ，物質(zhì)的量為0.56g/28g/mol＝0.02mol,則生成二氧化碳與一氧化碳的物質(zhì)的量之比為1：1 ，所以化學(xué)方程式為2C+Fe2O32Fe+CO↑+CO2↑；（6）一氧化碳有毒，應(yīng)加尾氣吸收處理裝置。

考點(diǎn)：化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作