Question

某化學(xué)興趣小組對(duì)過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)產(chǎn)物中氣體的成分進(jìn)行研究。

（1）假設(shè)該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物全部是二氧化碳。
（2）設(shè)計(jì)方案：將一定量氧化鐵在隔絕氧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?dú)獠慌c炭、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)，可用來隔絕氧氣。
（4）實(shí)驗(yàn)：

操作步驟和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	簡答
①稱取3.2 g氧化鐵與2 g炭粉均勻混合，放入48.48 g的玻璃管中，按上圖裝置連接	①寫出裝置中編號(hào)儀器的名稱： A__________，B__________
②加熱前，先通入一定量純凈、干燥的氮?dú)?br />	②其目的是_______________
③夾緊T處彈簧夾，加熱一段時(shí)間，澄清石灰水變渾濁	③該現(xiàn)象說明__________
④完全反應(yīng)后，冷卻至室溫，稱得玻璃管和固體的總質(zhì)量為52.24 g	—

(5)數(shù)據(jù)處理：經(jīng)計(jì)算，參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為_________g,氧元素質(zhì)量為____________g。
（6）結(jié)論：根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，得出原假設(shè)不成立，理由是_____________________________。

Answer 1

（4）①鐵架臺(tái) 試管
②排除裝置中的空氣，防止O₂與炭粉及生成的鐵反應(yīng)
③炭粉與Fe₂O₃反應(yīng)產(chǎn)生了CO₂氣體
（5）0.36  0.96
(6)理論上生成CO₂的質(zhì)量小于實(shí)際減少的質(zhì)量

本題為研究性實(shí)驗(yàn)題。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置中有空氣存在時(shí)，其中的氧氣可與炭粉及反應(yīng)生成的鐵發(fā)生反應(yīng)，而影響測定結(jié)果，故加熱前先通入N₂排盡裝置中的空氣。當(dāng)澄清石灰水變渾濁時(shí)說明開始反應(yīng)產(chǎn)生了CO₂氣體。
已知n(Fe₂O₃)=="0.02" mol,n(C)=≈0.17 mol,由2Fe₂O₃+3C====4Fe+3CO₂↑,
可知碳過量，參加反應(yīng)的氧元素為：m(O)="0.02" mol×3×16 g·mol^-1="0.96" g,碳的質(zhì)量為m(C)=n(Fe₂O₃)×M(C)= ×0.02 mol×12 g·mol^-1="0.36" g。
參加反應(yīng)的碳、氧總質(zhì)量為0.96 g+0.36 g="1.32" g，而實(shí)際混合物損失質(zhì)量為3.2 g+2 g+48.48 g-52.24 g="1.44" g＞1.32 g，說明氣體產(chǎn)物不全是CO₂（可能還生成CO等氣體），原假設(shè)不成立。