Question

某研究性學習小組對過量炭粉與氧化鐵反應的氣體產物成分進行研究．
（1）提出假設　①該反應的氣體產物是CO₂．②該反應的氣體產物是CO．③該反應的氣體產物是______．
（2）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．
（3）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，同時生成食鹽和一種常見液體．請寫出該反應的化學方程式：______．
（4）實驗步驟　 ①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性，稱取3.20g氧化鐵、2.00g碳粉混合均勻，放入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，稱得硬質玻璃管和固體總質量為52.4g；⑤過濾出石灰水中的沉淀，洗滌、烘干后稱得質量為2.00g．步驟②、④中都分別通入N₂，其作用分別為______，______．
（5）數(shù)據處理 試根據實驗數(shù)據分析，寫出該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應的化學方程式：______．
（6）實驗優(yōu)化　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______、______．
②從環(huán)境保護的角度，請你再提出一個優(yōu)化方案：______．

Answer 1

解：（1）①該反應的氣體產物是CO₂．②該反應的氣體產物是CO．③該反應的氣體產物是二氧化碳和一氧化碳．
故填：CO₂、CO．
（3）氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO₂）飽和溶液混合加熱反應時，能生成氮氣、氯化鈉和水，化學方程式為：NaNO₂+NH₄ClN₂↑+NaCl+2H₂0．

故填：NaNO₂+NH₄ClN₂↑+NaCl+2H₂0．

（4）步驟②、④中都分別通入N₂，其作用分別為：排盡裝置中的空氣，使生成的二氧化碳全部被石灰水吸收．
故填：排盡裝置中的空氣；使生成的二氧化碳全部被石灰水吸收．

（5）生成氣體的質量為：3.20g+2.00g+48.48g-52.4g=1.28g，

設二氧化碳的質量為X，

Ca（OH）₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O，
44 100
X 2.00g



X=0.88g，

生成氣體的質量與二氧化碳的質量之差就是生成的一氧化碳的質量，一氧化碳的質量為：1.28g-0.88g=0.4g；

根據實驗數(shù)據分析，該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應生成鐵、一氧化碳和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+2C2Fe+CO₂↑+CO↑．

故填：Fe₂O₃+2C2Fe+CO₂↑+CO↑．

（6）①甲同學認為：應將澄清石灰水換成Ba（OH）₂溶液，其理由是氫氧化鋇易溶于水，可以吸收更多的二氧化碳．
故填：氫氧化鋇易溶于水，可以吸收更多的二氧化碳．

②從環(huán)境保護的角度，應該對尾氣進行處理，方法是點燃或收集尾氣．

故填：點燃或收集尾氣．
分析：（1）反應產物可能是二氧化碳或一氧化碳，或二氧化碳和一氧化碳；
（3）根據反應物、生成物及其質量守恒定律可以書寫化學方程式；
（4）空氣中含有二氧化碳；
（5）根據實驗數(shù)據分析可知，該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應生成了鐵、一氧化碳和二氧化碳；
（6）氫氧化鋇比氫氧化鈣更易溶于水，尾氣擴散到空氣中會污染環(huán)境．
點評：化學實驗現(xiàn)象是化學實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結論的依據，掌握物質的性質和相互之間的反應關系，并有助于提高觀察、實驗能力．