Question

(10分)某同學(xué)為研究氧化鐵與過量炭粉的反應(yīng)，進行如下實驗：
①稱取3.2 g氧化鐵與2 g炭粉均勻混合，放入48.48 g的玻璃管中，按如圖裝置連接。

②通一段時間純凈、干燥的氮氣。
③夾緊T處彈簧夾，然后點燃酒精燈，加熱一段時間后，澄清石灰水變渾濁。
④完全反應(yīng)后，冷卻至室溫，稱得玻璃管和固體的總質(zhì)量為52.24g。
⑴實驗步驟①加入藥品前，先進行的操作是                                     。
⑵實驗步驟②通入N₂的目的是                                               ，實驗室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉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：_____________________________________________________________。
⑶經(jīng)計算，參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為　 　g。
⑷反應(yīng)生成的氣體是______________________，
該實驗的化學(xué)方程式為：__________________________________________________。
⑸該實驗設(shè)計存在不合理之處，請指出并說明改進方法　   _________  　　　　　
_______________________________________________________________________。

Answer 1

⑴檢驗裝置的氣密性
⑵將裝置中的氧氣（空氣）排盡   NH+NON₂↑+2H₂O
⑶經(jīng)計算，參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為0.48g。
⑷反應(yīng)生成的氣體是CO和CO₂    2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑
⑸未考慮尾氣可能有CO，氣體排放會污染大氣，點燃尾氣。

（1）實驗涉及有儀器組合和連接，在連接好儀器，首先應(yīng)進行的操作是檢驗裝置的氣密性。（2）在加熱得情況下炭粉會和氧氣反應(yīng)，同時空氣的存在也會影響反應(yīng)進程。（3）氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉飽和溶液混合加熱反應(yīng)制得氮氣的離子反應(yīng)方程式是NH+NON₂↑+2H₂O。（3）過量的炭粉和氧化鐵反應(yīng)可知生成的氣體物質(zhì)應(yīng)該為CO和CO₂的混合物,反應(yīng)物氧化鐵的物質(zhì)的量為3.2g÷160g/mol=0.02mol，其中所含的氧元素的物質(zhì)的量為0.06mol。設(shè)生成的CO的物質(zhì)的量為x mol，生成的CO₂的物質(zhì)的量為y mol。可得28x+44y=48.48+3.2+2-52.24，x+2y=0.06，解得x=y=0.02。所以參加反應(yīng)的碳元素的物質(zhì)的量為0.04mol，則其質(zhì)量為0.48g。（4）由于反應(yīng)中炭粉過量，那么生成的氣體應(yīng)該既有CO₂又有CO，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑。（5）未考慮尾氣可能含有CO，直接排放會污染大氣，所以可以用點燃的方法做尾氣處理。