Question

15．在甲、乙兩個充滿O₂的密閉容器中各加入一定量的碳粉，在高溫條件下使其充分反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后，兩個容器中的碳粉都已完全消失．某化學(xué)研究性小組成員對兩容器中反應(yīng)后的氣體進行如下探究：
（1）小紅同學(xué)對甲容器中氣體的組成提出如下三種猜想：
A．只有CO₂　　　 B．　只有CO　　 C．CO和O₂混合氣體
你認為上述猜想中明顯不合理的有C（填序號）．
（2）小明同學(xué)認為甲容器中的氣體還可能是CO和CO₂的混合氣體，為了驗證自己的猜想，他準(zhǔn)備按圖所示裝置進行探究．

請回答：
①裝置D中濃硫酸的作用是干燥氣體．
②若小明的猜想成立，則裝置A中的實驗現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，裝置E玻璃管中的實驗現(xiàn)象是紅棕色粉末變成黑色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）小芳同學(xué)認為乙容器中氣體的成分除了小紅同學(xué)對甲容器氣體可能的成分猜想外，還可能是CO₂和O₂，于是設(shè)計了下列實驗方案驗證其猜想：
【步驟l】先加熱裝有銅絲網(wǎng)的玻璃管一段時間后，再通入乙中的氣體，觀察現(xiàn)象．
【步驟2】將乙中的氣體通入澄清石灰水中，觀察現(xiàn)象．
指導(dǎo)老師在分析其實驗方案后，指出了其中存在的錯誤或不足．
①步驟1應(yīng)先通入乙中氣體一段時間后方可加熱．你認為這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾．
②沒有必要進行步驟2的實驗，其理由是碳在氧氣充足的情況下燃燒產(chǎn)物為二氧化碳（或氧氣剩余，碳粉燃燒的產(chǎn)物為二氧化碳）．

Answer 1

分析 （1）氧氣足量時，碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳；氧氣不足時，碳和氧氣反應(yīng)生成一氧化碳；高溫條件下，碳和二氧化碳反應(yīng)能生成一氧化碳；
（2）濃硫酸具有吸水性，可以用來干燥某些氣體；二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
空氣中含有氧氣，加熱條件下，銅能和氧氣反應(yīng)生成氧化銅．

解答 解：（1）碳和氧氣反應(yīng)時，如果氧氣有剩余，則還應(yīng)該含有二氧化碳氣體，因此不可能只有氧氣；
（2）①裝置B中濃硫酸的作用是干燥氣體；
②若小明的猜想成立，則裝置A中的實驗現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
裝置C玻璃管中的實驗現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：干燥氣體；澄清石灰水變渾濁；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；紅色粉末變成黑色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）如果氧氣過量，則乙容器中氣體的組成是CO₂和O₂的混合氣體；
①步驟1應(yīng)先通入乙中氣體一段時間后方可加熱，這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾；
②沒有必要進行步驟2的實驗，其理由是碳在氧氣充足的情況下燃燒產(chǎn)物為二氧化碳．
答案：
（1）C；
（2）①干燥氣體；  ②澄清石灰水變渾濁； CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；紅棕色粉末變成黑色；   Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（3）①排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾；
②碳在氧氣充足的情況下燃燒產(chǎn)物為二氧化碳（或氧氣剩余，碳粉燃燒的產(chǎn)物為二氧化碳）．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．