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 ．
（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，測定參加反應的碳元素與氧元素的質(zhì)量比．
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按如圖連接裝置，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10.38g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53.02g；
⑤過濾出石灰水中的沉淀，洗滌、烘干后稱得質(zhì)量為1g．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）實驗優(yōu)化 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從環(huán)境保護的角度，請你再提出一個優(yōu)化方案： ．

Answer 1

【答案】
（1）CO2和CO的混合物
（2）NH4++NO2﹣ N2↑+2H2O
（3）步驟②中是為了排盡空氣,步驟④是為了趕出所有的二氧化碳,確保被完全吸收
（4）5C+2Fe2O3 4Fe+4CO+CO2↑
（5）氫氧化鋇的溶解度大,濃度大,使二氧化碳被吸收的更完全,碳酸鋇的相對原子質(zhì)量大于碳酸鈣的,稱量時相對誤差��；在尾氣口處加一點燃的酒精燈
【解析】解：（1）過量炭粉與氧化鐵反應的氣體產(chǎn)物可能有：①CO、②CO2、③CO2、CO的混合物，故答案為：CO2、CO的混合物；（2）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，反應物有NH4Cl和NaNO2，生成物為N2，根據(jù)質(zhì)量守恒還應用水，則反應的化學方程式為

NH4++NO2﹣ N2↑+2H2O，故答案為：NH4++NO2﹣ N2↑+2H2O；（3）如果不排盡空氣，那么空氣中的氧氣會與炭粉反應影響反應后生成氣體的組成，所以利用穩(wěn)定的氮氣排空氣，最后確保完全吸收，反應后還要趕出所有的CO2，

故答案為：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；（4）3.20g氧化鐵的物質(zhì)的量為= =0.02mol，澄清石灰水變渾濁，說明有CO2氣體生成，

則n（CO2）=n（CaCO3）= =0.02mol，m（CO2）=0.02mol×44g/mol=0.88g，

反應后硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量變化為1.44g大于0.88g，則生成其氣體為CO2、CO的混合物，混合氣體中含有CO0.08mol，所以CO、CO2的混合氣體物質(zhì)的量比為4：1，所以方程式為5C+2Fe2O3 4Fe+4CO+CO2↑，

故答案為：5C+2Fe2O3 4Fe+4CO+CO2↑；（5）①將澄清石灰水換成Ba（OH）2溶液，這樣會使二氧化碳被吸收的更完全，稱量時相對誤差小，

故答案為：氫氧化鋇的溶解度大，濃度大，使二氧化碳被吸收的更完全，碳酸鋇的相對原子質(zhì)量大于碳酸鈣的，稱量時相對誤差�。虎谝谎趸�碳是一種有毒氣體，可以通過點燃來進行尾氣處理，故答案為：在尾氣口處加一點燃的酒精燈．

（1）根據(jù)假設(shè)①②可以得出假設(shè)③的內(nèi)容；（2）氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱反應可以制得氮氣；（3）⑤根據(jù)前后兩次通入氮氣的時間和減小實驗誤差角度來分析；（4）根據(jù)質(zhì)量守恒判斷氣體的組成，根據(jù)質(zhì)量關(guān)系計算氣體的物質(zhì)的量之間的關(guān)系，進而書寫化學方程式；（5）①根據(jù)氫氧化鈣和氫氧化鋇的本質(zhì)區(qū)別來思考；②一氧化碳是一種有毒氣體，可以通過點燃來進行尾氣處理．