Question

（8分）某研究性學習小組對過量炭粉與氧化鐵反應的氣體產物成分進行研究。 ⑴提出假設  ①該反應的氣體產物是CO₂。②該反應的氣體產物是CO。③該反應的氣體產物是             。

       ⑵設計方案  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，測定參加反應的碳元素與氧元素的質量比。

⑶查閱資料

氮氣不與碳、氧化鐵

發生反應。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制

得氮氣。請寫出該反應的離子方程式：                                。

  ⑷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、0.48g碳粉混均勻，放入50.00g的硬質玻璃管中；

       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待反應結束，再緩緩通入一段時間的氮氣。冷卻至室溫，稱得硬質玻璃管和固體總質量為52.24g；

⑤過濾出石灰水中的沉淀，洗滌、烘干后稱得質量為2.00g。

步驟②、④中都分別通入N₂，其作用分別為                                   

                                                           。

⑸數據處理試根據實驗數據分析，寫出該實驗中氧化鐵與碳發生反應的化學方程式：                                         。zx

 

Answer 1

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:（1）在還原氧化鐵的反應中碳既可以被氧化生成CO，也可能被氧化生成CO₂，故假設③應是CO₂、CO的混合物。

（3）亞硝酸鈉具有氧化性，可以氧化氯化銨生成氮氣，反應的離子方程式為

NH₄⁺+NO₂^—N₂↑+2H₂O。

（4）因為反應需要隔絕空氣，故反應前先用氮氣排盡裝置中的空氣。反應結束后為使反應中生成的CO₂氣體完全被石灰水吸收，需要利用氮氣將裝置中的氣體全部排除，易便于被完全吸收。

（5）由條件知反應中生成的氣體質量是3.20g＋0.48g＋50.00g－52.24g＝1.44g。最后所得沉淀是碳酸鈣，其物質的量是0.02mol，所以吸收的CO₂的質量是0.02mol×44g·mol^－1＝0.88g，因此CO的質量是1.44g－088g＝0.56g，其物質的量是。又因為氧化鐵和碳的物質的量分別是

、.所以氧化鐵、碳、鐵、CO、CO₂的物質的量之比是1︰2︰2︰1︰1，所以發生反應的化學方程式為

2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑。