Question

【題目】某研究性學習小組對過量炭粉與氧化鐵反應的氣體產(chǎn)物成分進行研究．
（1）提出假設(shè)：①該反應的氣體產(chǎn)物是CO2 ． ②該反應的氣體產(chǎn)物是CO．③該反應的氣體產(chǎn)物是設(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，測定參加反應的碳元素與氧元素的質(zhì)量比．

（2）查閱資料：氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應．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制得氮氣．請寫出該反應的離子方程式： ．
（3）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
（4）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)生反應的化學方程式：
（5）實驗反思：學習學習小組有同學認為應對實驗裝置進一步完善．①甲同學認為：應將澄清石灰水換成Ba（OH）2溶液，其理由是 ．
②此裝置存在一定缺陷，請你指出 ．

Answer 1

【答案】
（1）CO2、CO的混合物
（2）NH +NO ?N2↑+2H2O
（3）反應前排盡裝置內(nèi)的空氣、確保反應得到的CO2全部通過B裝置
（4）Fe2O3+2C ?2Fe+CO↑+CO2↑
（5）Ba（OH）2的溶解度大于Ca（OH）2 ， 保證產(chǎn)生的CO2全部被裝置B吸收，避免其逸出造成測定誤差；沒有尾氣處理裝置
【解析】解：（1）在還原氧化鐵的反應中碳既可以被氧化生成CO，也可能被氧化生成CO2 ， 故假設(shè)③應是CO2、CO的混合物，故答案為：CO2、CO的混合物；（2）發(fā)生氧化還原反應，銨根離子與亞硝酸離子生成氮氣、水，反應離子方程式為NH +NO N2↑+2H2O，故答案為：NH4++NO2﹣ N2↑+2H2O；（3）實驗過程中應防止空氣參與反應，所以實驗前用氮氣排盡裝置中的空氣．實驗結(jié)束后，為了把生成的氣體全部排出，又需要用氮氣排盡生成的氣體，確保反應得到的CO2全部通過B裝置， 故答案為：反應前排盡裝置內(nèi)的空氣、確保反應得到的CO2全部通過B裝置；（4）根據(jù)⑤可知生成物CO2的物質(zhì)的量是 =0.02mol，其質(zhì)量是0.88g，根據(jù)④可知反應中生成的氣體共48.48g+3.2g+2.0g﹣52.24g=1.44g，因此CO的質(zhì)量是1.44g﹣0.88g=0.56g，其物質(zhì)的量是 =0.02mol，即CO和CO2的體積之比是1：1，反應方程式為：Fe2O3+2C 2Fe+CO↑+CO2↑，
故答案為：Fe2O3+2C 2Fe+CO↑+CO2↑；（5）①氫氧化鈣的溶解度小，吸收CO2的效果差，氫氧化鋇的溶解度大，吸收CO2的效果要好，且碳酸鋇的相對分子質(zhì)量大于碳酸鈣的，稱量時誤差小，
故答案為：Ba（OH）2的溶解度大于Ca（OH）2 ， 保證產(chǎn)生的CO2全部被裝置B吸收，避免其逸出造成測定誤差；
②CO有毒，因此要有尾氣處理裝置，故答案為：沒有尾氣處理裝置．
（1）在還原氧化鐵的反應中碳既可以被氧化生成CO，也可能被氧化生成CO2 ， 故假設(shè)③應是CO2、CO的混合物；（2）發(fā)生氧化還原反應，銨根離子與亞硝酸離子生成氮氣、水；（3）防止空氣參與反應，實驗前用氮氣排盡裝置中的空氣．實驗結(jié)束后，確保反應得到的CO2全部通過B裝置；（4）根據(jù)⑤可知生成物CO2的物質(zhì)的量是 =0.02mol，其質(zhì)量是0.88g，根據(jù)④可知反應中生成的氣體共48.48g+3.2g+2.0g﹣52.24g=1.44g，因此CO的質(zhì)量是1.44g﹣0.88g=0.56g，其物質(zhì)的量是 =0.02mol，即CO和CO2的體積之比是1：1；（5）①氫氧化鈣的溶解度小，吸收CO2的效果差，氫氧化鋇的溶解度大，吸收CO2的效果要好，且碳酸鋇的相對分子質(zhì)量大于碳酸鈣的，稱量時誤差小；
②CO有毒，因此要有尾氣處理裝置．