Question

某學生小組對過量炭粉與氧化鐵反應產物中氣體的成分進行研究：

(1)設計方案：將一定量氧化鐵在隔絕氧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。

(2)操作步驟：

①稱取3.2 g氧化鐵與2 g炭粉均勻混合，放入質量為48.48 g的玻璃管中按下圖裝置連接。

②加熱前先通一段時間純凈、干燥的氮氣。

③夾緊T處彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水變渾濁。

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 g。

(3)處理數據并回答問題：

①步驟②的目的是_________________________________________________。

②步驟③的現象說明__________________________________________________。

③經計算，氣體產物中碳元素的質量為________g，氧元素的質量為_________g。

④根據數據處理結果得出氣體的成分是________________________________________，

理由是_____________________________________________________________。

Answer 1

①趕盡裝置中的空氣(或氧氣) 

②有二氧化碳生成 

③0.48  0.96 

④二氧化碳和一氧化碳  反應后的氣體中碳、氧元素質量比為1∶2，而純二氧化碳中碳、氧元素質量比為3∶8，一氧化碳中碳、氧元素質量比為3∶4，故產物中氣體成分為二氧化碳和一氧化碳

解析：③因炭粉過量，故Fe₂O₃全部被還原，其中的氧元素全部進入氣體產物中。

m(O)=3.2 g×=0.96 g

m(氣體產物)=m(固體減少)=(3.2 g+2 g+48.48 g)-52.24 g=1.44 g

則m(C)=1.44 g-0.96 g=0.48 g。