Question

【題目】某研究性學(xué)習(xí)小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進行研究。

(1)提出假設(shè) ①該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO2。 ②該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO。③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是______________。

(2)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

氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)。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(yīng)制得氮氣。請寫出該反應(yīng)的離子方程式：_________________________________。

(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碳粉混均勻，放入48.48g的硬質(zhì)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(yīng)結(jié)束，再緩緩通入一段時間的氮氣。冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g；

⑤過濾出石灰水中的沉淀，洗滌、烘干后稱得質(zhì)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(jù)處理

試根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，寫出該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________。

Answer 1

【答案】（8分）

⑴CO2、CO的混合物

⑶NH4++NO2—N2↑+2H2O

⑷步驟②中是為了排盡空氣；步驟④是為了趕出所有的CO2，確保完全吸收

⑸2C+Fe2O32Fe+CO↑+CO2↑（各2分）

【解析】

試題（1）結(jié)合①②可知③的猜測是該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO2、CO的混合物；

（3）氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱反應(yīng)制得氮氣的實質(zhì)是銨根離子與NO2-發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮氣和水，離子方程式為NH4++NO2—N2↑+2H2O

（4）該反應(yīng)是氧化鐵在隔絕空氣的條件下與過量炭粉完全反應(yīng)，所以開始通入氮氣目的是排盡空氣；后又通入氮氣目的是趕出導(dǎo)氣管中的二氧化碳，使產(chǎn)生的二氧化碳氣體全部被吸收，減小實驗誤差；

（5）石灰水中產(chǎn)生的沉淀是碳酸鈣沉淀，根據(jù)其質(zhì)量可計算出碳酸鈣的物質(zhì)的量是0.02mol，也即生成二氧化碳的物質(zhì)的量是0.02mol，質(zhì)量是0.88g，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成氣體的質(zhì)量是48.48+3.2+2.0-52.24=1.44g，所以氣體產(chǎn)物還有CO，則CO的質(zhì)量是1.44-0.88=0.56g，物質(zhì)的量是0.02mol，則碳與氧化鐵反應(yīng)生成二氧化碳、一氧化碳和鐵，氣體產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比是1:1，所以該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式2C+Fe2O32Fe+CO↑+CO2↑。