题目内容
【题目】某化学兴趣小组做木炭还原氧化铁的实验时，对反应后产生的气体成分进行了如下探究。
[提出问题]反应后的气体成分是什么？
[猜想假设]猜想1：该气体可能只是CO2猜想2：该气体可能只是CO
猜想3：_____。
[设计实验]称取一定量的氧化铁和过量炭粉，在隔绝氧气的条件下完全反应，按照如图所示的实验操作连接装置。
（1）加热前，先通入一段时间纯净且干燥的氮气，这样做的目的是_____。
（2）夹紧通氮气处的弹簧夹，加热一段时间后，观察到_____现象时，证明猜想2不成立。
（3）待反应结束后，应先_____，再_____，冷却至室温后，停止通入氮气，称量硬质玻璃管和固体的总质量，实验所记录的数据如下表。
氧化铁 | 炭粉 | 硬质玻璃管 | |
反应前质量（g） | 1.6 | 1 | 40 |
反应后质量（g） | 硬质玻璃管和固体总质量：41.88 | ||
[数据处理]生成物中碳元素和氧元素的质量比为_____。
[实验结论]根据上述数据处理分析得出猜想_____成立。
[交流反思]请设计检验硬质玻璃管反应后剩余的固体中有炭粉_____（写出操作及现象）。
【答案】该气体可能是CO2和CO的混合物 排尽装置内的空气 澄清石灰水变浑浊 打开弹簧夹通入氮气 熄灭酒精喷灯 1：2 3 取少量反应后的固体于试管中，向其中加入过量的稀盐酸，观察到试管底部有不溶解的黑色固体剩余，则反应后剩余固体中有炭粉（合理即可）
【解析】
炭粉和氧化铁高温生成铁和二氧化碳，氧化铁和稀盐酸反应生成氯化铁和水。
[猜想假设] 猜想1：该气体可能只是CO2 猜想2：该气体可能只是CO，猜想3是CO2和CO的混合物。
[设计实验]（1）加热前向装置中通入氮气，目的是排尽装置内的空气，防止反应过程中铁被氧气氧化。
（2）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，猜想2不成立，则反应后的气体中肯定含有二氧化碳，即能观察到试管中的澄清石灰水变浑浊。
（3）实验结束后应先打开弹簧夹通入氮气，后熄灭酒精喷灯，这样做是防止澄清石灰水倒流至硬质玻璃管中。
[数据处理]由实验数据可求出反应生成气体的质量为
，由于炭粉过量，故氧化铁完全反应，参加反应的氧化铁中氧元素的质量为
，则生成物中碳元素的质量为
，故生成物中碳元素与氧元素的质量比为
。
[实验结论]CO2中碳元素与氧元素的质量比为
，而实际计算结果是碳元素与氧元素的质量比为
，故反应后的气体成分是CO和CO2的混合物，猜想3成立。
[交流反思]验证反应后剩余的固体中有炭粉的方法及现象是取少量反应后的固体于试管中，向其中加入过量的稀盐酸，观察到试管底部有不溶解的黑色固体剩余，则反应后剩余固体中有炭粉。
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