Question

(13分)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：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量比。

（3）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： 。

（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待反應結束，再緩緩通入一段時間的氮氣。冷卻至室溫，稱得硬質玻璃管和固體總質量為52.24g；

⑤過濾出石灰水中的沉淀，洗滌、烘干后稱得質量為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)生反應的化學方程式：

。

（6）實驗優(yōu)化：從環(huán)境保護的角度，請你提出一個優(yōu)化方案將此實驗裝置進一步完善：

。

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)元素守恒可知氣體可能為CO2、CO、CO2和CO的混合物；（3）反應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，可寫出反應的離子方程式：NH4+ + NO2—N2↑ + 2H2O ；（4）實驗前要排凈空氣，反應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的量為2.00g/100g/mol＝0.02mol，質量為0.02mol×44g/mol＝0.88g，生成一氧化碳的質量為（3.20g+2.00g+48.48g-52.24g）-0.88g＝0.56g ，物質的量為0.56g/28g/mol＝0.02mol,則生成二氧化碳與一氧化碳的物質的量之比為1：1 ，所以化學方程式為2C+Fe2O32Fe+CO↑+CO2↑；（6）一氧化碳有毒，應加尾氣吸收處理裝置。

考點：化學實驗操作