Question

某学习小组对炭粉与氧化铁反应产物中气体的成分进行研究。

(1)提出假设：该反应的气体产物全部是二氧化碳(CO₂)。

(2)设计方案：将一定量的氧化铁与炭粉的混合物在隔绝氧气的条件下完全反应(如下图)，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。

实验装置

(3)查阅资料：N₂不与炭粉以及氧化铁发生反应，可用于隔绝氧气进行反应。

(4)实验操作：

①称取5.2 g氧化铁与炭粉的混合粉末，放入48.48 g的玻璃管中，按上图连接后必不可少的实验操作为___________________________________________________。

②加热前，先通一段时间纯净、干燥的氮气，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，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克。

(5)数据处理：经计算，参加反应的碳元素质量为0.48克，氧元素质量为0.96克。

(6)得出结论：根据数据处理结果，反应生成的气体为CO和CO₂，而且同条件下体积比为1:1，原假设不成立，理由为__________________________________________________。

(7)该实验反应的化学方程式为_________________________________________________。

Answer 1

(4)①检查装置气密性  ②排尽装置中的空气(或氧气)  ③有二氧化碳气体生成

(6)C、O质量比为0.48:0.96=1:2，与二氧化碳中C和O质量比3:8不符

(7)2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑

解析:根据题意，本实验为一定量实验，其原理是将一定量Fe₂O₃和C的混合物在用N₂隔绝氧气的条件下完全反应，测参加反应的C元素和O元素的质量比，判断反应产物是否全是CO₂。因此反应装置必须气密性好。

参加反应的C元素质量为0.48 g，物质的量为0.04 mol，O元素的质量为0.96 g，物质的量为0.06 mol，生成的碳氧化物中C、O物质的量之比为2:3,则，即CO、CO₂的物质的量比为1:1，因此原假设不成立。该实验反应的化学方程式为2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑。