Question

20．某化學興趣小組的學生研究過量的炭粉與Fe₂O₃在高溫條件下反應的氣體產物成分．探究過程如下：
（1）提出假設：氣體產物全部是C0₂．
（2）查閱資料：a．氮氣不能與炭粉及Fe₂O₃反應．
b．高溫下可以發生下列反應：
2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑  
C+C0₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO
（3）設計方案：將一定量氧化鐵在隔絕空氣的環境下與過量炭粉充分反應．用實驗中實際測得產生氣體的質量，與理論計算得到的CO₂的質量進行比較．
（4）實驗裝置：如圖所示．
（5）實驗操作：
①稱量：反應前Fe₂O₃的質量3.20g；炭粉的質量2.00g；玻璃管C的質量48.48g．反應后玻璃管與殘留固體共52.24g．
②加熱前先通一段時間氮氣，再夾緊彈簧夾T，點燃酒精噴燈加熱．
（6）問題分析：
①用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是獲得高溫．
②加熱前先通一段時間氮氣的目的是清除試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發生反應．
③根據題意B試管中應加入的試液是氫氧化鈉溶液或足量的氫氧化鈣溶液．
④理論計算：若氧化鐵與炭粉反應的氣體產物全部是C0₂，求3.2g氧化鐵完全反應時生成CO₂的質量（Fe-56  O-16  C-12）．1.32g
⑤根據實驗數據計算實驗中實際獲得氣體的質量1.44g．
（7）結論：（要求簡述獲得結論的理由）因為生成的氣體質量為1.44g＞1.32g，故氣體產物不完全為CO₂，實際是C0₂和C0的混合物，原假設不能成立．

Answer 1

分析 （6）①根據題中所給化學方程式所需的條件進行分析使用酒精噴燈的原因．
②根據反應物與裝置中空氣的反應進行分析．
③根據二氧化碳的性質來分析．
④可直接根據化學方程式進行求解．
⑤根據質量守恒定律可知反應后獲得氣體的質量為前后玻璃管內物質的質量之差．
（7）根據③問計算的二氧化碳的質量和④問計算所得的氣體的質量大小進行分析解答

解答 解：（1）①根據反應的反應條件為高溫，可知選酒精噴燈是為了獲得高溫．故答案為：獲得高溫；
②因為反應物中碳可以在加熱條件下可以和空氣中的氧氣發生反應生成二氧化碳，影響實驗結果，所以目的就是清除試管中的空氣．
故答案為：清除試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發生反應；
③該試劑需將生成的二氧化碳完全吸收，故是堿溶液，故填：氫氧化鈉溶液或足量的氫氧化鈣溶液；
④設3.20gFe₂O₃與炭粉發生反應生成C0₂的質量為x
2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3C0₂↑
320                132
3.2 g               x
$\frac{320}{132}=\frac{3.2g}{x}$
解之得：x=1.32g
答：3.20g氧化鐵完全反應時生成CO₂的質量為1.32g；
故填：1.32 g；
⑤根據質量守恒定律可知：實驗產物中氣體質量為（48.48g+3.20g+2.00g）-52.24 g=1.44g；
故填：1.44 g；
（7）因為生成的氣體質量為1.44 g＞1.32 g，故氣體產物不完全為CO₂，實際是C0₂和C0的混合物，原假設不能成立；故填：因為生成的氣體質量為1.44 g＞1.32 g，故氣體產物不完全為CO₂，實際是C0₂和C0的混合物，原假設不能成立．

點評 本題主要是以實驗探究兼計算題的形式，給出有關的信息提示和相關數據，讓學生通過實驗探究，及根據有關的化學方程式和該物質的組成成分，進行綜合計算和判斷．