某研究性學(xué)習(xí)小組對過量炭粉與氧化鐵(Fe2O3)反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進行研究.
(1)提出假設(shè)
①該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是
 
;
②該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是
 
;
③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是
 

(2)設(shè)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(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
氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng).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(yīng)制得氮氣.請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:
 
;
(4)實驗步驟
①按上圖連接裝置,并檢查裝置的氣密性,稱取4.80g氧化鐵、2.00g碳粉混合均勻,放入48.48g的硬質(zhì)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(yīng)結(jié)束,再緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間的氮氣,冷卻至室溫,稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為53.12g;
⑤過濾出石灰水中的沉淀,洗滌、烘干后稱得質(zhì)量為3.00g.
步驟②、④中都分別通入N2,其作用分別為:
步驟②
 
;
步驟④
 
;
(5)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(yīng)的化學(xué)方程式:
 

(6)實驗優(yōu)化
該學(xué)習(xí)小組有同學(xué)認為應(yīng)對實驗裝置進一步完善.
①甲同學(xué)認為:應(yīng)將澄清石灰水換成Ba(OH)2溶液,其理由是
 

②從環(huán)境保護的角度,請你再提出一個優(yōu)化方案將此實驗裝置進一步完善:
 
考點:探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量
專題:實驗探究和數(shù)據(jù)處理題
分析:(1)根據(jù)假設(shè)①可以得出假設(shè)②、③的內(nèi)容;
(3)氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉(NaNO2)飽和溶液混合加熱反應(yīng)可以制得氮氣;
(4)根據(jù)前后兩次通入氮氣的時間和減小實驗誤差角度來分析;
(5)根據(jù)質(zhì)量守恒判斷氣體的組成,根據(jù)質(zhì)量關(guān)系計算氣體的物質(zhì)的量之間的關(guān)系,進而書寫化學(xué)方程式;
(6)①根據(jù)氫氧化鈣和氫氧化鋇的溶解度及生成沉淀的質(zhì)量大小來思考;
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(yīng)的氣體產(chǎn)物可能有:①CO、②CO2、③CO2、CO的混合物,故答案為:CO;CO2;CO2和CO的混合物;
(3)氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉(NaNO2)飽和溶液混合加熱反應(yīng)制得氮氣,反應(yīng)物有NH4Cl和NaNO2,生成物為N2,根據(jù)質(zhì)量守恒還應(yīng)用水,則反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaNO2+NH4Cl 
  △  
.
 
 N2↑+NaCl+H2O,
故答案為:NaNO2+NH4Cl 
  △  
.
 
 N2↑+NaCl+H2O;
(4)如果不排盡空氣,那么空氣中的氧氣會與炭粉反應(yīng)影響反應(yīng)后生成氣體的組成,所以利用穩(wěn)定的氮氣排空氣;最后確保完全吸收,反應(yīng)后還要趕出所有的CO2,
故答案為:為了排盡空氣;是將生成CO2氣體全部趕入澄清石灰水中,使CO2被充分吸收;
(5)4.80g氧化鐵的物質(zhì)的量為=
4.80g
160g/mol
=0.03mol,澄清石灰水變渾濁,說明有CO2氣體生成,
則n(CO2)=n(CaCO3)=
3.00g
100g/mol
=0.03mol,m(CO2)=0.03mol×44g/mol=1.32g,
反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量變化為48.48g+4.800g+2.00g-53.12g=2.16g,大于1.32g,則生成其氣體為CO2、CO的混合物,混合氣體中含有CO質(zhì)量為:2.16g-1.32g=0.84g,CO的物質(zhì)的量為:
0.84g
28g/mol
=0.03mol,所以CO、CO2的混合氣體物質(zhì)的量比為1:1,所以方程式為:Fe2O3+2C 
  △  
.
 
CO↑+CO2↑+2Fe,
故答案為:Fe2O3+2C 
  △  
.
 
CO↑+CO2↑+2Fe;
(6)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,稱量時相對誤差小,
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(zhì)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:在裝置后加一個點燃的酒精燈除尾氣CO或增加一尾氣處理裝置.
點評:本題是一道綜合型的實驗知識題目,考查學(xué)生分析和解決問題的能力,方程式的書寫難度較大,注意利用數(shù)據(jù)計算.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列有關(guān)表述正確的是( 。
A、質(zhì)量數(shù)為16的氧原子:
 
8
16
O
B、純堿的化學(xué)式:NaHCO3
C、Mg2+結(jié)構(gòu)示意圖:
D、鐵絲在氯氣中燃燒的化學(xué)方程式:Fe+Cl2
 點燃 
.
 
FeCl2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

由乙烯和其他無機原料合成環(huán)狀化合物.其合成過程如下(水及其他無機產(chǎn)物均已省略)

請分析后回答下列問題:
(1)寫出下列反應(yīng)的反應(yīng)類型:①
 
、②
 

(2)D物質(zhì)中的官能團名稱為
 
;
(3)物質(zhì)X與A互為同分異構(gòu)體,則X的結(jié)構(gòu)簡式為
 
;
(4)A→B的反應(yīng)條件為
 
;
(5)寫出下列轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式:C→D
 
;B+D→E
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

W g的飽和一元醇,在氧氣中完全燃燒產(chǎn)生14.4g H2O和13.44L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的二氧化碳.通過計算確定W值為
 
,該醇的化學(xué)式為
 
;若能發(fā)生催化氧化,且產(chǎn)物含醛基,則該醇的結(jié)構(gòu)簡式為
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列化工生產(chǎn)過程中所發(fā)生的反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)的是( 。
A、用氯氣和消石灰制漂白粉
B、用氫氣和氮氣合成氨
C、用鐵礦石煉鐵
D、用石灰石生產(chǎn)生石灰

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

下列關(guān)于如圖所示有機物的說法中,不正確的是(  )
A、該物質(zhì)能發(fā)生縮聚反應(yīng)
B、該物質(zhì)的核磁共振氫譜上共有7個峰
C、該物質(zhì)能與濃溴水發(fā)生反應(yīng)
D、1mol該物質(zhì)完全反應(yīng)最多消耗Na、NaOH、NaHCO3的物質(zhì)的量之比為2:2:1

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

低碳循環(huán)正成為科學(xué)家研究的主要課題.最近有科學(xué)家提出由空氣等原料合成燃料甲醇的構(gòu)想,其技術(shù)流程圖如下:請按要求回答下列問題:

(1)吸收池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
 

(2)向分解池中通入高溫水蒸氣的作用是
 

(3)已知在2×105Pa、300℃下:
①2CH3OH(g)+3O2(g)=2CO2(g)+4H2O(g)△H=-akJ/mol
②2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=-bkJ/mol
寫出合成塔中合成甲醇的熱化學(xué)方程式(已知此反應(yīng)為放熱反應(yīng)):
 

(4)利用合成的甲醇,再設(shè)計甲醇-空氣燃料電池,其電解質(zhì)溶液為KOH溶液,該電池負極反應(yīng)式為
 
;當(dāng)消耗11.2LO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時,理論上轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為
 

(5)利用甲醇等含碳燃料不完全燃燒時產(chǎn)生的混合氣CO(g)和H2O(g)在一定條件下反應(yīng)可得到清沽燃料H2.現(xiàn)將三組CO(g)和H2O的混合氣分別通入到體積為2L的恒容密閉容器中,一定條件下反應(yīng)為CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),得知如下數(shù)據(jù):
實驗組溫度/℃起始量/mol平衡量/mol達到平衡所需要的時間/min
COH2OH2CO
1650240.51.55
2900120.50.5-
3900abcd-
①實驗1前6min的反應(yīng)速率v(CO2)=
 

②實驗2條件下平衡常數(shù)K=
 
;該反應(yīng)的△H
 
0(填“<”或“>”).
③實驗3中,若平衡時的轉(zhuǎn)化率α(CO)>α(H2O),則
a
b
的取值范圍是
 

④若實驗2、3平衡時各組分體積分數(shù)相等,則投料量a、b滿足關(guān)系式:
 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

Zn與稀HNO3反應(yīng)的物質(zhì)的量之比為5:12,氧化產(chǎn)物為硝酸鋅,則HNO3被還原的產(chǎn)物為(  )
A、NO
B、NO2
C、N2
D、N2O3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

如表是A、B、C、D、E五種有機物的有關(guān)信息:
A①能使溴的四氯化碳溶液褪色;②比例模型為:;
③能與水在一定條件下反應(yīng)生成C
B①由C、H兩種元素組成;②球棍模型為
C①由C、H、O三種元素組成;②能與Na反應(yīng),但不能與NaOH溶液反應(yīng);
③能與E反應(yīng)生成相對分子質(zhì)量為100的酯
D①相對分子質(zhì)量比C少2;②能由C氧化而成
E①由C、H、O三種元素組成;②球棍模型為
回答下列問題:
(1)A與溴的四氯化碳溶液反應(yīng)的生成物的名稱是
 

(2)A與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)后生成物質(zhì)F,與F在分子組成和結(jié)構(gòu)上相似的有機物有一大類(俗稱“同系物”),它們均符合通式CnH2n+2.當(dāng)n=
 
時,這類有機物開始出現(xiàn)同分異構(gòu)體.
(3)B具有的性質(zhì)是
 
(填序號).
①無色無味液體  ②有毒     ③不溶于水     ④密度比水大
⑤與酸性KMnO4溶液和溴水反應(yīng)褪色、奕魏螚l件下不與氫氣反應(yīng)
(4)寫出在濃硫酸作用下,B與濃硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:
 

(5)C與E反應(yīng)能生成相對分子質(zhì)量為100的酯,該反應(yīng)的反應(yīng)類型為
 
;其化學(xué)方程式為
 

(6)寫出由C氧化生成D的化學(xué)方程式:
 

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