Question

【題目】某學(xué)習(xí)小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)后的氣體產(chǎn)物成分進行研究。

（提出問題）學(xué)完完全燃燒與不完全燃燒后，知道碳在質(zhì)量不同的氧氣中燃燒可以生成二氧化碳或一氧化碳，那過量的炭粉與氧化鐵反應(yīng)后的氣體產(chǎn)物有哪些可能呢？

（提出假設(shè)）假設(shè)1：只有二氧化碳；

假設(shè)2：_____；

假設(shè)3：二氧化碳和一氧化碳的混合氣體。

（設(shè)計方案）如圖1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(yīng)，測定參加反應(yīng)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(yīng)。實驗室可以用氯化銨（NH4Cl）溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液混合加熱反應(yīng)制得氮氣，同時生成氯化鈉和一種常見的液體。請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____。

（實驗操作及實驗現(xiàn)象）

①按上圖連接裝置（未裝藥品），并檢查裝置的氣密性，方法是先夾緊彈簧夾，在右側(cè)導(dǎo)管處連接一注射器，將注射器活塞往里推一段距離，松手后觀察到_____現(xiàn)象，說明裝置氣密性良好。

②稱取3.20g氧化鐵和2.00g碳粉混合均勻，放入48.48g的硬質(zhì)玻璃管中；

③加熱前，先通一段時間純凈干燥的氮氣，目的是_____。

④停止通入N2后，夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水變渾濁，該現(xiàn)象說明_____。

⑤待反應(yīng)結(jié)束，應(yīng)先_____，再_____（填“熄滅酒精噴燈”或“打開彈簧夾、繼續(xù)通氮氣”），冷卻至室溫后停止通入氮氣，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g。（已知氧化鐵被完全還原成鐵單質(zhì)）。

（數(shù)據(jù)處理）經(jīng)計算，參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為0.48g，生成的氣體中碳元素與氧元素的質(zhì)量比為_____。

（得出結(jié)論）根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果判斷，得出假設(shè)_____成立。

（實驗反思）有同學(xué)認為也可以將圖1中虛線內(nèi)B裝置換成圖2裝置，圖2裝置中你認為最為合理的是_____。

Answer 1

【答案】只有一氧化碳 2NH4Cl+2NaNO2＝2NaCl+4H2O+2N2↑ 活塞回到原處 排出裝置中的空氣，防止影響實驗結(jié)果 生成了二氧化碳 打開彈簧夾、繼續(xù)通氮氣 熄滅酒精噴燈 1：2 3 丙

【解析】

氯化銨（NH4Cl）溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液混合加熱反應(yīng)生成氯化鈉、水和氮氣；

二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；待反應(yīng)結(jié)束，應(yīng)先打開彈簧夾、繼續(xù)通氮氣，再熄滅酒精噴燈，以防止液體倒流炸裂試管；反應(yīng)前后玻璃管中的質(zhì)量差即為反應(yīng)生成氣體的質(zhì)量，根據(jù)提供的數(shù)據(jù)可以計算氣體的組成；不同的實驗裝置，功能不同。

[提出假設(shè)]

假設(shè)1：只有二氧化碳；假設(shè)2：只有一氧化碳；假設(shè)3：二氧化碳和一氧化碳的混合氣體。故填：只有一氧化碳

[查閱資料]

實驗室可以用氯化銨（NH4Cl）溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液混合加熱反應(yīng)制得氮氣，同時生成氯化鈉和一種常見的液體﹣水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH4Cl+2NaNO2＝2NaCl+4H2O+2N2↑。故填：2NH4Cl+2NaNO2＝2NaCl+4H2O+2N2↑

[實驗操作及實驗現(xiàn)象]

①按上圖連接裝置，將注射器活塞往里推一段距離，松手后觀察到活塞回到原處，說明裝置氣密性良好。故填：活塞回到原處

③加熱前，先通一段時間純凈干燥的氮氣，目的是排出裝置中的空氣，防止影響實驗結(jié)果。故填：排出裝置中的空氣，防止影響實驗結(jié)果

④停止通入N2后，夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水變渾濁，該現(xiàn)象說明生成了二氧化碳。故填：生成了二氧化碳

⑤待反應(yīng)結(jié)束，應(yīng)先打開彈簧夾、繼續(xù)通氮氣，再熄滅酒精噴燈，冷卻至室溫后停止通入氮氣。故填：打開彈簧夾、繼續(xù)通氮氣；熄滅酒精噴燈

[數(shù)據(jù)處理]

經(jīng)計算，參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為0.48g，參加反應(yīng)的氧元素質(zhì)量為：3.20g+2.00g+48.48g﹣52.24g﹣0.48g＝0.96g，生成的氣體中碳元素與氧元素的質(zhì)量比為：0.48g：0.96g＝1：2，故填：1：2

[得出結(jié)論]

二氧化碳中碳元素和氧元素質(zhì)量比為：12：32＝3：8，一氧化碳中碳元素和氧元素質(zhì)量比為：12：16＝3：4，因此生成的氣體是二氧化碳和一氧化碳的混合物，即假設(shè)3成立。故填：3

[實驗反思]

圖2裝置中你認為最為合理的是丙，這是因為丙裝置既能夠吸收二氧化碳氣體，也能夠收集一氧化碳氣體。故填：丙