Question

20．某研究性學習小組對碳與氧化鐵按不同比例在高溫下反應的氣體產物進行實驗探究：
Ⅰ．提出猜想
猜想1：該反應氣體產物只有CO₂
猜想2：該反應氣體產物只有CO
猜想3：該反應氣體產物可能CO₂、CO的混合物
Ⅱ．查閱資料
①N₂不與C、Fe₂0₃發(fā)生反應，所以該反應可以在氮氣氛圍中進行．
②實驗室可利用飽和氯化錢溶液和亞硝酸鈉混合加熱制N₂，寫出該反應的離子方程式：NH₄⁺+NO₂^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2H₂O
Ⅲ．設計方案
用如圖裝置將一定量的Fe203在隔絕空氣條件下與一定量炭粉反應，測定固體反應物的質量變化
N．實驗步驟
①按如圖連接好裝置后，首先應進行的操作是檢查裝置氣密性；
②稱量：m （Fe₂0₃）=1.60g；m（C）=0.24g，均勻混合，并全部裝人燃燒管；
③加熱燃燒管前，先通一段時間N₂．此操作目的是_排盡裝置內空氣；B裝置的作用是：干燥N₂；
④停止通N₂，夾緊彈簧夾，充分加熱燃燒管，使Fe₂0₃與C完全反應．
⑤停止加熱，再通N₂，冷卻至室溫．準確稱量燃燒管中的剩余固體質量為1.12g；從實驗數(shù)據(jù)確定猜想3成立．
V．小明同學從環(huán)保角度分析，用該裝置進行實驗會對環(huán)境造成污染，你認為應如何處理？在D裝置導管處用酒精燈點燃，或用塑料袋收集

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）過量炭粉與氧化鐵反應的氣體產物可能有：①CO、②CO₂、③CO₂、CO的混合物三種情況；
Ⅱ．②根據(jù)反應物和生成物，結合質量守恒書寫反應的離子方程式；
N．①該實驗是對碳與氧化鐵按不同比例在高溫下反應的氣體產物進行的實驗探究，所以需實驗裝置氣密性完好根據(jù)大氣壓強原理來檢驗裝置的氣密性；
③加熱燃燒管前，先通一段時間N₂，排盡裝置內空氣，如果不排盡空氣，那么空氣中的氧氣會與炭粉反應影響反應后生成氣體的組成，B裝置的作用是干燥N₂；
⑤根據(jù)質量守恒判斷氣體的組成；
V．CO有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境，在D裝置導管處用酒精燈點燃，或用塑料袋收集．

解答 解：Ⅰ．（1）過量炭粉與氧化鐵反應的氣體產物可能有：①CO、②CO₂、③CO₂、CO的混合物，
故答案為：CO₂、CO的混合物；
Ⅱ．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，則反應的化學方程式為：NH₄⁺+NO₂^-$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$N₂↑+2H₂O，
故答案為：NH₄⁺+NO₂^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2H₂O；
N．①該實驗是對碳與氧化鐵按不同比例在高溫下反應的氣體產物進行的實驗探究，所以需實驗裝置氣密性完好，所以連接好裝置后，要檢驗裝置的氣密性，可以根據(jù)氣壓原理來檢驗，關閉分液漏斗上的活塞，溫熱燒瓶，觀察D管口，若有氣泡逸出，停止加熱后，導氣管與錐形瓶中有液面差，一段時間內液面差保持不變，說明裝置的氣密性良好，
故答案為：檢查裝置氣密性； 
③如果不排盡空氣，那么空氣中的氧氣會與炭粉反應影響反應后生成氣體的組成，所以需利用穩(wěn)定的氮氣排空氣，B裝置的作用是干燥N₂，
故答案為：排盡裝置內空氣；干燥N₂；
⑤1.60g氧化鐵的物質的量為$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol，
澄清石灰水變渾濁，說明有CO₂氣體生成，
m（C）=0.24g，則n（C）=n（CO₂）=$\frac{0.24g}{12g/mol}$=0.02mol，若全部生成二氧化碳，則m（CO₂）=0.02mol×44g/mol=0.88g，準確稱量燃燒管中的剩余固體質量為1.12g；
反應后硬質玻璃管和固體總質量變化為：1.6g-1.12g=0.48g，因0.48g＜0.88g，則生成其氣體為CO₂、CO的混合物，
故答案為：3；
V．CO有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境，從環(huán)境保護的角度考慮，實驗中需要改進的措施是：在D裝置導管處放一個點燃的酒精燈，把一氧化碳轉化成二氧化碳，或在在D裝置導管處用塑料袋收集尾氣，變廢為寶，
故答案為：在D裝置導管處用酒精燈點燃，或用塑料袋收集．

點評 本題考查過量炭粉與氧化鐵反應產物中氣體的成分的探究，注意從質量守恒的角度分析，加強隨數(shù)據(jù)的處理和分析能力，充分考查學生的分析能力及化學實驗能力，題目難度中等．