Question

某化学兴趣小组对过量炭粉与氧化铁反应产物中气体的成分进行研究。

（1）假设该反应的气体产物全部是二氧化碳。
（2）设计方案：将一定量氧化铁在隔绝氧气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。
（3）查阅资料：氮气不与炭、氧化铁发生反应，可用来隔绝氧气。
（4）实验：

操作步骤和实验现象	简答
①称取3.2 g氧化铁与2 g炭粉均匀混合，放入48.48 g的玻璃管中，按上图装置连接	①写出装置中编号仪器的名称： A__________，B__________
②加热前，先通入一定量纯净、干燥的氮气	②其目的是_______________
③夹紧T处弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水变浑浊	③该现象说明__________
④完全反应后，冷却至室温，称得玻璃管和固体的总质量为52.24 g	—

(5)数据处理：经计算，参加反应的碳元素质量为_________g,氧元素质量为____________g。
（6）结论：根据数据处理结果，得出原假设不成立，理由是_____________________________。

Answer 1

（4）①铁架台 试管
②排除装置中的空气，防止O₂与炭粉及生成的铁反应
③炭粉与Fe₂O₃反应产生了CO₂气体
（5）0.36  0.96
(6)理论上生成CO₂的质量小于实际减少的质量

本题为研究性实验题。设计的实验装置中有空气存在时，其中的氧气可与炭粉及反应生成的铁发生反应，而影响测定结果，故加热前先通入N₂排尽装置中的空气。当澄清石灰水变浑浊时说明开始反应产生了CO₂气体。
已知n(Fe₂O₃)=="0.02" mol,n(C)=≈0.17 mol,由2Fe₂O₃+3C====4Fe+3CO₂↑,
可知碳过量，参加反应的氧元素为：m(O)="0.02" mol×3×16 g·mol^-1="0.96" g,碳的质量为m(C)=n(Fe₂O₃)×M(C)= ×0.02 mol×12 g·mol^-1="0.36" g。
参加反应的碳、氧总质量为0.96 g+0.36 g="1.32" g，而实际混合物损失质量为3.2 g+2 g+48.48 g-52.24 g="1.44" g＞1.32 g，说明气体产物不全是CO₂（可能还生成CO等气体），原假设不成立。