Question

14、某研究性學習小組對碳粉與氧化鐵反應的氣體產物成分進行研究．
【提出假設】該反應的氣體產物可能是CO₂、或CO、或CO₂和CO的混合物．
【查閱資料】氮氣不與碳、氧化鐵發生反應．
【實驗方案】設計如下圖所示裝置，將一定量的氧化鐵和炭粉在隔絕空氣的條件下充分反應，來測定反應后的氣體成分．

【實驗操作】
①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性．
②稱取51.68g氧化鐵和炭粉混合物，放入硬質玻璃管中．
③通一段時間純凈干燥的氮氣，停止通入氮氣后，夾緊彈簧夾．
④加熱，使反應物充分反應．
⑤反應結束時停止加熱，再緩緩通入一段時間的氮氣．
⑥冷卻至室溫，稱得固體質量為50.24g、A增重0.88g．
【交流討論】
（1）寫出裝置中除硬質玻璃管外的另一種玻璃儀器名稱

試管

．
（2）步驟③通入N₂的目的是

排盡空氣

；B中澄清石灰水的作用是

檢驗A是否將二氧化碳是否吸收完全

．
（3）A中發生的反應的化學方程式為

CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O

．
（4）可以判定反應結束的實驗現象是

試管A和B中均無氣泡產生

．
（5）通過實驗分析，該反應的氣體產物是

CO₂和CO的混合物

，其依據是

減少的反應物質量多于A中增重（CO₂的質量）；

．
（6）檢驗反應后的固體中炭粉是否有剩余的實驗步驟是：①取少量反應后的固體樣品放入小燒杯；②向其中加入足量的

稀鹽酸或稀硫酸

；③觀察到

燒杯底部有不溶解的黑色固體

；④固體中含有剩余的炭粉．

Answer 1

分析：【交流討論】
（1）熟悉常見儀器的材料；
（2）通入N₂的目的是排盡空氣；澄清石灰水可檢驗二氧化碳的存在；
（3）氫氧化鈉溶液可吸收二氧化碳，生成碳酸鈉和水；
（4）氣體不再產生就是實驗結束；
（5）從如果全部是二氧化碳，減少的反應物質量應等于A中增重（CO₂的質量）考慮；
（6）根據炭粉不與酸反應，而炭與氧化鐵反應的固體產物鐵能與酸反應判斷．

解答：解：（1）圖中的試管也是玻璃儀器；
故答案為：試管；
（2）氮氣不與碳、氧化鐵發生反應．而空氣中的一些氣體卻能反應，所以通入氮氣的目的是排盡空氣；B中澄清石灰水的作用是檢驗A是否將二氧化碳是否吸收完全．
故答案為：排盡空氣，檢驗A是否將二氧化碳是否吸收完全；
（3）A中發生的反應的化學方程式為：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
故答案為：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
（4）氣體不再產生就是實驗結束，即試管A和B中均無氣泡產生；
故答案為：試管A和B中均無氣泡產生；
（5）如果全部是二氧化碳，減少的反應物質量應等于A中增重（CO₂的質量），但減少的反應物質量多于A中增重（CO₂的質量），說明該反應的氣體產物是CO₂和CO的混合物．
故答案為：CO₂和CO的混合物，減少的反應物質量多于A中增重（CO₂的質量）；
（6）若要檢驗反應后的固體中炭粉是否有剩余，可向燒杯中加入足量的稀鹽酸或稀硫酸，炭粉不與酸反應，而炭與氧化鐵反應的固體產物鐵能與酸反應．燒杯底部有不溶解的黑色固體，說明固體中含有剩余的炭粉．
故答案為：向燒杯中加入足量的稀鹽酸或稀硫酸；燒杯底部有不溶解的黑色固體．

點評：典型的實驗分析題，綜合性強，難度大，只有熟練掌握所學物質的性質和基本實驗操作步驟才能準確得到答案．