Question

某化學(xué)興趣小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)產(chǎn)物中氣體的成分進行研究。

（1）假設(shè)該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物全部是二氧化碳。

（2）設(shè)計方案：將一定量氧化鐵在隔絕氧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：氮氣不與炭、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，可用來隔絕氧氣。

（4）實驗：

操作步驟和實驗現(xiàn)象	簡答
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，按上圖裝置連接	①寫出裝置中編號儀器的名稱： A__________，B__________
②加熱前，先通入一定量純凈、干燥的氮氣	②其目的是_______________
③夾緊T處彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水變渾濁	③該現(xiàn)象說明__________
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52.24 g	—

(5)數(shù)據(jù)處理：經(jīng)計算，參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為_________g,氧元素質(zhì)量為____________g。

（6）結(jié)論：根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，得出原假設(shè)不成立，理由是_____________________________。

Answer 1

（4）①鐵架臺  試管

②排除裝置中的空氣，防止O₂與炭粉及生成的鐵反應(yīng)

③炭粉與Fe₂O₃反應(yīng)產(chǎn)生了CO₂氣體

（5）0.36  0.96

(6)理論上生成CO₂的質(zhì)量小于實際減少的質(zhì)量

解析:

本題為研究性實驗題。設(shè)計的實驗裝置中有空氣存在時，其中的氧氣可與炭粉及反應(yīng)生成的鐵發(fā)生反應(yīng)，而影響測定結(jié)果，故加熱前先通入N₂排盡裝置中的空氣。當(dāng)澄清石灰水變渾濁時說明開始反應(yīng)產(chǎn)生了CO₂氣體。

已知n(Fe₂O₃)==0.02 mol,n(C)=≈0.17 mol,由2Fe₂O₃+3C====4Fe+3CO₂↑,

可知碳過量，參加反應(yīng)的氧元素為：m(O)=0.02 mol×3×16 g·mol^-1=0.96 g,碳的質(zhì)量為m(C)=n(Fe₂O₃)×M(C)= ×0.02 mol×12 g·mol^-1=0.36 g。

參加反應(yīng)的碳、氧總質(zhì)量為0.96 g+0.36 g=1.32 g，而實際混合物損失質(zhì)量為3.2 g+2 g+48.48 g-52.24 g=1.44 g＞1.32 g，說明氣體產(chǎn)物不全是CO₂（可能還生成CO等氣體），原假設(shè)不成立。