题目内容
2．某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应中气体产物的成分进行了研究．【提出假设】该反应中的气体产物可能是CO或者是CO2和CO的混合物．
【查阅资料】氮气不与碳、氧化铁发生反应．实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠 （ NaNO2）饱和溶液混合加热反应制得氮气．
【设计方案】如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空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．
试回答下列问题：
（l）广口瓶内盛放的试剂为浓硫酸，其作用为吸收产生的氮气中的水，获得干燥的氮气
（2）氢氧化钠溶液中发生反应的离子方程式为2OH-+CO2═CO32-+H2O
（3）实验开始时，应先打开弹簧夹，一段时间后关闭；再点燃酒精喷灯，理由是为了排尽整套装置中的空气
（4）称取3.20g氧化铁、2.00g炭粉混合均匀，放入质量为48.48g的硬质玻璃管中；待反应结束，再通一段时间的氮气．冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g．经进一步测定得知参加反应的氧元素质量为0.96g．从而确认该反应的气体产物是CO2和CO 的混合物，理由是经计算反应后的气体中碳、氧原子的物质的量之比为 2：3，介于 $\frac{1}{2}$和 1 之间．根据数据处理结果判断，反应产生的气体中n（CO2）：n（CO）=1：1．
（5）有同学根据实验得出的结论，认为应对实验装置进一步完善，你认为应作如何改进？
对实验装置进一步完善，在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置．
分析 将一定量的氧化铁在隔绝空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，用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠 （ NaNO2）饱和溶液混合加热反应制得氮气，通过浓硫酸吸收氮气中的水蒸气，实验开始时，应先打开弹簧夹，把装置内的空气赶净，一段时间后关闭，再点燃酒精喷灯，碳和氧化铁反应生成铁和一氧化碳或二氧化碳和一氧化碳的混合气体，通过氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，最后剩余一氧化碳需要点燃处理，
（1）通入加热的玻璃管中需要对气体进行干燥；
（2）氢氧化钠溶液中发生反应是吸收生成的二氧化碳；
（3）实验开始时，应先打开弹簧夹，一段时间后关闭；再点燃酒精喷灯是为了排净装置中的空气；
（4）根据质量守恒定律可知反应后获得气体的质量为前后玻璃管内物质的质量之差，根据氧化铁的质量可计算出氧元素的质量，则碳元素的质量为气体质量减去氧元素的质量；
（5）尾气中含有有毒的气体不能排放到空气中污染环境，需要进行尾气处理．
解答 解：（1）用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO2）饱和溶液混合加热反应制得氮气中含有水蒸气，通入玻璃管前需要用浓硫酸干燥，目的是吸收氮气中的水蒸气得到干燥氮气，
故答案为：浓硫酸；吸收产生的氮气中的水，获得干燥的氮气；
（2）氢氧化钠溶液中发生反应是吸收生成的二氧化碳生成碳酸钠和水，反应的离子方程式为2OH-+CO2═CO32-+H2O，
故答案为：2OH-+CO2═CO32-+H2O；
（3）实验开始时，应先打开弹簧夹，一段时间后关闭；再点燃酒精喷灯是为了排净装置中的空气，使一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，
故答案为：为了排尽整套装置中的空气；
（4）根据质量守恒定律可知：实验产物中气体质量为：（48.48g+3.20g+2.00g）-52.24 g=1.44 g，
根据氧化铁的质量可计算出氧化铁中氧元素的质量为：3.2g×$\frac{16×3}{16×3+56×2}$=0.96g，
则碳元素的质量为气体质量减去氧元素的质量为：1.44g-0.96g=0.48g，
根据参加反应的碳元素质量为0.48g，氧元素质量为0.96g，则反应后的气体中碳、氧原子的物质的量之比=$\frac{0.48g}{12g/mol}$：$\frac{0.96g}{16g/mol}$=2：3，与二氧化碳中碳、氧原子的物质的量比1：2不相符，经计算反应后的气体中碳、氧原子的物质的量之比为 2：3，介于 $\frac{1}{2}$ 和 1 之间，说明该反应的气体产物是C02和CO的混合物；反应产生的气体中n（CO2）：n（CO）=1：1；
故答案为：经计算反应后的气体中碳、氧原子的物质的量之比为 2：3，介于 $\frac{1}{2}$和 1 之间；1：1；
（5）尾气中含有有毒的气体不能排放到空气中污染环境，需要进行尾气处理，则对实验装置进一步完善，在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置，
故答案为：对实验装置进一步完善，在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置．
点评 本题考查了物质组成的探究实验分析，实验过程判断，物质性质的掌握和元素守恒的计算应用是解题关键，题目难度中等．
名校课堂系列答案
实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示（省略夹持和净化装置）．（ ）| 选项 | a中物质 | b中物质 | c中收集气体 | d中物质 | |
| A | 浓氨水 | CaO | NH3 | H2O | |
| B | 浓盐酸 | MnO2 | Cl2 | NaOH溶液 | |
| C | 浓硝酸 | Cu | NO2 | H2O | |
| D | 浓硫酸 | Na2SO3 | SO2 | NaOH溶液 | |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |
如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的（ ）| A． | A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸 | B． | A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸 | ||
| C． | A是Cu，B是Fe，C为稀Cu（NO3）2溶液 | D． | A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液 |
| A． | W元素的单质常温下是气体 | |
| B． | X是蛋白质的组成元素之一 | |
| C． | Y元素的单质能与冷水发生剧烈反应 | |
| D． | Z元素的气态氢化物的水溶液呈酸性 |
（1）请写出实验步骤、预期现象，对应的离子方程式．
（限选试剂：铁粉、3mol/L H2SO4、0.1mol/L酸性KMnO4溶液、10% H2O2、KSCN溶液）
| 操作步骤 | 预期现象 |
| ①取少量样品于试管中，加入足量的3mol/LH2SO4，充分振荡，将所得澄清的溶液分装在两支试管中． | |
| ②向一支试管中加入足量铁粉，充分振荡；再加入足量3mol/LH2SO4，充分振荡． | 若出现红色固体，则含有CuO． |
| ③向另一支试管中加入0.01mol/L酸性KMnO4溶液． | 若溶液紫红色褪去则含有FeO． |
（2）经分析该铁红涂料中有FeO，为测定铁红中铁的质量分数，兴趣小组的同学称量11.6g该铁红涂料进行了如下实验．
已知：气体由草酸晶体受热分解得到：H2C2O4•2H2O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$ CO2↑+CO↑+3H2O．
且除铁红外所用试剂均过量．
①装置A、B中的试剂依次是氢氧化钠溶液、浓硫酸．
②气体通入后，接下来的操作是用点燃的小木条靠近肥皂泡，直到肥皂泡安静燃烧，然后对C装置加热．
③实验前后称得D装置增重8.8g，则此铁红中铁的质最分数是72.41%．
| A． | 锎位于元素周期表第七周期 | |
| B． | 1 mg锎（25298Cf）中含有2.34×109个中子 | |
| C． | 25298Cf原子中，质子数和核外电子数均为98 | |
| D． | 25298Cf的中子数与质子数之差为56 |
如图是Ca（OH）2在温度分别为T1、T2时的沉淀溶解平衡曲线[图中浓度单位为mol•L-1，温度为T1时Ca（OH）2的Ksp=4×10-6，$\root{3}{4}$≈1.6]．下列说法正确的是（ ）| A． | 温度：T1＜T2 | |
| B． | 温度为T1时，P点分散系中分散质粒子直径均小于1nm | |
| C． | Q点的溶液中c（OH-）约为0.0125mol•L-1 | |
| D． | 加水稀释时溶液碱性减弱，Z点溶液可转化为Q点溶液 |