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6.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CO2、CO的混合物
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.

(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:NH4++NO2-_N2↑+2H2O.
(3)實驗步驟
①按圖連接裝置,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,稱得硬質玻璃棒和固體總質量為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.
(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:5C+2Fe2O3_4Fe+4CO+CO2↑.
(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量大于碳酸鈣的,稱量時相對誤差小
②此裝置存在一定缺陷,請你指出在尾氣口處加一點燃的酒精燈.

分析 (1)根據(jù)假設①②可以得出假設③的內容;
(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;
(4)根據(jù)質量守恒判斷氣體的組成,根據(jù)質量關系計算氣體的物質的量之間的關系,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.

解答 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)質量守恒還應用水,則反應的離子方程式為NH4++NO2-_N2↑+2H2O;
故答案為:NH4++NO2-_N2↑+2H2O;
(4)3.20g氧化鐵的物質的量為=3.2g÷160g/mol=0.02mol,澄清石灰水變渾濁,說明有CO2氣體生成,
則n(CO2)=n(CaCO3)=2.0g÷100g/mol=0.02mol,m(CO2)=0.02mol×44g/mol=0.88g,
反應后硬質玻璃管和固體總質量變化為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�。�
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量大于碳酸鈣的,稱量時相對誤差小;
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;
故答案為:在尾氣口處加一點燃的酒精燈.

點評 本題考查物質的制備,為高考常見題型和高頻考點,側重于學生的分析能力、實驗能力的考查,注意把握題給信息,結合物質的性質解題,題目難度不大.

練習冊系列答案
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