Question

已知木炭粉（假設木炭粉中不含其它雜質）和Fe₂O₃ 在加熱條件下發生化學反應，興趣小組同學對該實驗進行如下探究．
（一）寫出木炭粉和Fe₂O₃反應的化學方程式：

 

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（二）生成固體組成分析
（1）實驗過程中可以觀察到有黑色固體生成，小亮認為生成了鐵粉，但小靈卻有不同看法，理由是

 

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（2）為進一步確定黑色固體成分，小歡將生成的固體溶于足量稀硫酸，發現有大量氣泡產生，若同時出現

 

的現象，則生成的黑色固體全部是鐵．
（三）生成氣體成分分析
【提出假設】生成氣體的可能組成有三種：
假設1：生成氣體是二氧化碳；
假設2：生成氣體是一氧化碳；
假設3：生成氣體是

 

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【設計實驗】為確定生成氣體的組成，小組同學設計實驗裝置如圖．
（1）實驗中通入的氣體是純凈干燥的N₂，分析不用空氣的主要理由是

 

（填序號）
A．空氣中的二氧化碳會使石灰水變渾濁
B．空氣中的氧氣會和木炭粉反應生成CO或CO₂而干擾實驗結果
C．空氣中的二氧化碳、水蒸氣會和木炭粉反應生成CO而干擾實驗結果
（2）定性研究：若實驗過程中可以觀察到澄清石灰水變渾濁，則證明反應生成的氣體中一定含有

 

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（3）經過定量研究得知“假設3”是正確的，則該裝置是否合理？

 

 （填“合理”或“不合理”），請說明理由

 

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Answer 1

分析：氧化鐵能與碳粉在加熱的條件下生成鐵和二氧化碳，鐵粉與碳粉均為黑色固體，生成的鐵能與硫酸反應生成硫酸亞鐵，硫酸亞鐵的水溶液為淺綠色，碳粉不能與硫酸反應，根據質量守恒定律，生成的氣體由碳氧元素組成，可能是一氧化碳也可能時二氧化碳，或是二者的混合物，進行檢驗時，空氣中含有的氣體會與碳粉反應生成二氧化碳或一氧化碳而對氣體造成干擾，故不能使用空氣，檢驗二氧化碳使用的是澄清石灰水，一氧化碳有毒需進行尾氣處理．

解答：解：
（一）氧化鐵能與碳反應生成鐵和二氧化碳，所以本題答案為：2Fe₂O₃+3C

△   .

4Fe+3CO₂↑；
（二）（1）碳粉為黑色固體，所以本題答案為：當固體中混有沒有反應完的碳粉時，也是黑色；
（2）鐵能與硫酸反應生成硫酸亞鐵，硫酸亞鐵的水溶液為淺綠色，碳粉不能與硫酸反應且不溶于水，所以本題答案為：溶液變成淺綠色，沒有固體剩余；
（三）假設3：根據假設1和假設2可知氣體還可能是二者的混合氣體，所以本題答案為：生成氣體是二氧化碳和一氧化碳；
【設計實驗】（1）空氣中含有的氣體會與碳粉反應生成二氧化碳或一氧化碳而對氣體造成干擾，故不能使用空氣，所以本題答案為：BC；
（2）澄清石灰水變渾濁，說明生成的氣體中一定含有二氧化碳，CO₂；
（3）一氧化碳有毒，必須進行尾氣處理，所以本題答案為：不合理，沒有處理尾氣．

點評：本題考查了碳與氧化鐵反應的有關實驗探究，完成此題，可以依據已有的知識結合題干提供的信息進行．