Question

【題目】小強、小明和小梅三人在學習了鐵的冶煉原理后，他們通過查找資料了解到氫氣、碳等物質也能將鐵從氧化物中冶煉出來。小強提出問題：“碳粉與氧化鐵反應生成鐵的同時還生成了什么？”小明認為：“當然是二氧化碳。”小梅卻認為：“也可能是一氧化碳。”小強聽了他們的話，若有所思的說：“根據質量守恒定律，你們說的都有道理，不過我倒認為也許兩者都有呢！我們不妨通過實驗來說明問題吧！”小強、小明都贊同。下面是他們的實驗設計過程，請你和他們一起對產物中氣體的成分進行研究，并回答有關問題。

（1）假設：反應產生的氣體可能全部為二氧化碳或一氧化碳，也可能兩種氣體都有

（2）查閱資料：小強查到：新鮮的雞血加入抗凝劑后再用水稀釋，此雞血遇氧氣呈鮮紅色，遇二氧化碳呈暗紅色，遇一氧化碳呈胭脂紅

（3）設計實驗：小強將一定量的氧化鐵在隔絕氧氣的條件下與碳粉反應，實驗裝置如圖1（他在實驗中進行了規范操作和細致的觀察）。

（4）現象與結論：如果反應產生的氣體全部為二氧化碳，裝置B、C中的實驗現象是_____；如果反應產生的氣體既有二氧化碳又有一氧化碳，裝置 B、C中的實驗現象是_____；如果反應產生的氣體全部為一氧化碳，裝置B、C中的實驗現象是_____。

（5）小梅認為此實驗裝置有不足之處，你同意小梅的看法嗎？_____（填“同意”或“不同意”）若同意，請你對該裝置進行改進，具體措施是_____。

（6）小明認為：可以將氧化鐵在隔絕氧氣的條件下與過量的碳粉完全反應，通過測定參加反應的碳元素與氧元素的質量比確定反應產物中氣體的成分。他的設計裝置如圖2：

實驗操作步驟及現象如下：①稱取3.2克氧化鐵與2克炭粉均勻混合，放入重48.48克的玻璃管中，按上圖裝置連接 ②通一段時間純凈、干燥的氮氣 ③夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水變渾 ④完全反應后，冷卻至室溫，稱得玻璃管和固體的總質量為52.24克。⑤數據處理。根據小明的實驗結果，請你幫他計算參加反應的氧元素的質量是_____克，碳元素的質量是_____克。小明通過此實驗得出的結論是_____。此實驗中第②步操作的目的是_____。

Answer 1

【答案】澄清石灰水變渾濁，新鮮的雞血變為暗紅色 澄清石灰水變渾濁，新鮮的雞血變為胭脂紅 無明顯現象，新鮮的雞血變為胭脂紅 同意 通過點燃進行尾氣處理 0.96 0.48 產物氣體不是純的二氧化碳氣體 空氣排出，保護氣的作用，防止還原出的鐵粉被空氣中的氧氣在加熱條件下又生成氧化鐵

【解析】

碳和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，一氧化碳和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水，一氧化碳點燃生成二氧化碳。

(4)如果反應產生的氣體全部為二氧化碳，裝置B中的實驗現象是澄清石灰水變渾濁，裝置C中的實驗現象是新鮮的雞血變為暗紅色；如果反應產生的氣體既有二氧化碳又有一氧化碳，裝置B中的實驗現象是澄清石灰水變渾濁，裝置C中的實驗現象是新鮮的雞血變為胭脂紅；如果反應產生的氣體全部為一氧化碳，裝置B中的實驗現象是無明顯現象，裝置C中的實驗現象是新鮮的雞血變為胭脂紅。

(5)同意小梅的看法，因為一氧化碳有毒，在實驗中要進行尾氣處理。可以用點燃法或者扎一個氣球。

(6)根據質量守恒定律可知，實驗產物中的氣體質量為，根據氧化鐵的質量可計算出氧化鐵中氧元素的質量為，根據碳元素的質量為氣體質量減去氧元素的質量為故參加反應的碳元素質量為0.48g,氧元素質量為0.96g,兩元素的質量比為而在二氧化碳中碳氧元素的質量比為，故不是純的二氧化碳氣體。此實驗中第②步操作的目的是空氣排出，保護氣的作用，防止還原出的鐵粉被空氣中的氧氣在加熱條件下又生成氧化鐵。