Question

某研究性學(xué)習(xí)小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)中氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行了研究。
【提出假設(shè)】 該反應(yīng)中的氣體產(chǎn)物可能是CO或者是CO₂和CO的混合物。
【查閱資料】 氮?dú)獠慌c碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)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?dú)狻?
【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充分反應(yīng)，測定參加反應(yīng)的碳元素與氧元素的質(zhì)量比。
 
試回答下列問題：
(1) 按上圖連接裝置，如何檢查該裝置的氣密
性                                              。
(2) 廣口瓶內(nèi)盛放的試劑為        ，其作用
為                                     。
(3) 實(shí)驗(yàn)開始時，應(yīng)先打開彈簧夾2一段時間后關(guān)閉，同時打開彈簧夾1；再點(diǎn)燃酒精噴燈，理由是
                                     ；                                            。
(4) 稱取3.20 g氧化鐵、2.00 g炭粉混合均勻，放入質(zhì)量為48.48 g的硬質(zhì)玻璃管中；待反應(yīng)結(jié)束，再通一段時間的氮?dú)�。冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24 g。經(jīng)進(jìn)一步測定得知參加反應(yīng)的氧元素質(zhì)量為0.96 g。從而確認(rèn)該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO₂和CO的混合物，理由是              。根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果判斷，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中n（CO₂）: n（CO）＝         ，
(5) 有同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，認(rèn)為應(yīng)對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)一步完善，你認(rèn)為應(yīng)作如何改進(jìn)？
                                                                      。

Answer 1

(1) 在整套裝置末端接一帶彎玻璃導(dǎo)管的乳膠管，并將玻璃導(dǎo)管末端放在盛有水的水槽中；用酒精燈在氣體發(fā)生裝置下面微熱，玻璃導(dǎo)管末端有氣泡產(chǎn)生；停止加熱后，玻璃導(dǎo)管內(nèi)上升一段水柱，則不漏氣
(2) 濃硫酸，吸收產(chǎn)生的氮?dú)庵械乃�，獲得干燥的氮?dú)狻?br />(3) 為了排盡整套裝置中的空氣；關(guān)閉彈簧夾1，打開彈簧夾2將導(dǎo)致制氮?dú)庋b置內(nèi)氣壓升高，可能會有發(fā)生爆炸的危險。
(4) 經(jīng)計算反應(yīng)后的氣體中碳、氧原子的物質(zhì)的量之比為2∶3；1：1。
(5) 在尾氣出口處加一點(diǎn)燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置

該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是產(chǎn)物中的碳元素全部來自炭粉、氧元素全來自氧化鐵，故要排除空氣中氧氣、二氧化碳對實(shí)驗(yàn)的干擾，需用氮?dú)馀疟M裝置中的空氣。根據(jù)硬質(zhì)玻璃管中質(zhì)量的減輕和氫氧化鈉溶液的增重確定產(chǎn)物的成分。
(1) 將末端玻璃管浸入盛有水的燒杯，酒精燈微熱氣體發(fā)生裝置看是否有氣泡冒出，這許多同學(xué)都不難想到。但若裝置氣密，冷卻后裝置內(nèi)氣體體積減小，玻璃導(dǎo)管中水柱會上升，這是許多同學(xué)容易忽略的。
(2) 氣體里的水也會被氫氧化鈉溶液吸收，干擾實(shí)驗(yàn)，故需干燥氮?dú)狻?
(3) 為了排盡整套裝置中的空氣；關(guān)閉彈簧夾1，打開彈簧夾2將導(dǎo)致制氮?dú)庋b置內(nèi)氣壓升高，可能會有發(fā)生爆炸的危險。
(4) 硬質(zhì)玻璃管減重1.44克，而氧是0.96克，故碳是0.48克。參加反應(yīng)的碳、氧原子數(shù)比為2：3，故可得出結(jié)論。令n（CO₂）= x，n（CO）=y。（x+y）： (2x+y)=2：3,x：y=1：1。
(5) 尾氣中含有有毒氣體CO，故需燃燒以免污染空氣。