5.某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究.
(1)提出假设  
①该反应的气体产物是CO2
②该反应的气体产物是CO.
③该反应的气体产物是CO2、CO的混合物.
(2)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.

(3)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.请写出该反应的离子方程式:NH4++NO2-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2↑+2H2O.
(4)实验步骤
①按图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀,放入48.48g的硬质玻璃管中;
②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气;
③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊;
④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气.冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g;
⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为2.00g.
步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为步骤②中是为了排尽空气;步骤④是为了赶出所有的CO2,确保完全吸收.
(5)数据处理
试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式:2C+Fe2O3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+CO↑+CO2↑.
(6)实验优化  学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善.
①甲同学认为:应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液,其理由是Ba(OH)2溶解度大,浓度大,使CO2被吸收的更完全.
②从环境保护的角度,请你再提出一个优化方案将此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.
3.某研究性学习小组研究HNO3的氧化性,设计了如下实验:
在盛有新制FeSO4溶液的试管中滴入2滴KSCN溶液,观察现象,然后再滴入几滴浓HNO3,溶液的颜红,但是将红色溶液放置一会儿则发现溶液由红色快速变为蓝色,并产生红棕色气体,这一奇特现象激起了同学的好奇心与求知欲望,对此现象设计了探究性实验.
(1)甲同学认为是溶液中的Fe2+的干扰造成的,大家经过理性分析,认为可以排除Fe2+的干扰,理由是体系中NO2逸出说明HNO3过量,不可能在溶液中残留有Fe2+
(2)乙同学认为红色消失,说明Fe(SCN)3被破坏,红棕色NO2说明了某些离子与HNO3发生了氧化还原反应,推测可能是KSCN与HNO3作用.KSCN溶液是一种无色液体,根据C、S、N的原子结构和共价键的相关知识推测SCN-中碳原子的杂化轨道类型是sp杂化.
(3)根据乙同学的观点,设计了实验方案1,往浓HNO3中逐滴加入KSCN溶液,实验开始时无明显现象,一段时间后溶液慢慢变红色至深红色,突然剧烈反应产生大量气泡,放出红棕色气体,而溶液红色消失变为浅绿色,溶液温度升高;继续滴入KSCN,溶液变为浅蓝色,最后变成无色.将产生的气体通入过量的Ba(OH)2溶液,产生浑浊,并剩余一种非极性气体;向反应后的溶液中加入BaCl2溶液产生白色沉淀,写出向浓HNO3中滴入KSCN的离子方程式2SCN-+22NO3-+20H+=2SO42-+2CO2↑+22NO2↑+N2↑+10H2O.
(4)丙同学认为SCN-的性质还可进一步探究,设计了方案2,向Fe(SCN)3中分别滴加过量的氯水、溴水,溶液的红色均消失变为黄色,而加入碘水时溶液的颜色基本不变.丙同学的设计意图是比较硫氰根离子与氯离子、溴离子、碘离子的还原性强弱.
(5)通过本次探究,可以得出以下结论:
a.用SCN-间接检验Fe2+时应注意加入的氧化剂不能过量;
b.与SCN-反应使溶液变红的不一定(填一定或不一定)是Fe3+
2.2006年世界锂离子电池总产量超过25亿只,锂电池消耗量巨大,对不可再生的金属资源的消耗是相当大的.因此锂离子电池回收具有重要意义,其中需要重点回收的是正极材料,其主要成分为钴酸锂(LiCoO2).导电乙炔黑(一种炭黑).铝箔以及有机粘接剂.某回收工艺流程如下:

(1)上述工艺回收到的产物有Al(OH)3、CoSO4、Li2CO3
(2)废旧电池可能由于放电不完全而残留有原子态的锂,为了安全对拆解环境的要求是隔绝空气和水分.
(3)碱浸时主要反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑.
(4)酸浸时反应的化学方程式为2LiCoO2+H2O2+3H2SO4=Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O.如果用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液也能达到溶解的目的,但不利之处是有氯气生成,污染较大.
(5)生成Li2CO3的化学反应方程式为Li2SO4+Na2CO3=Na2SO4+Li2CO3↓.已知Li2CO3在水中的溶解度随着温度升高而减小,最后一步过滤时应趁热
(6)CO和铁粉在一定条件下可以合成五羰基合铁[Fe(CO)5],该物质可用作无铅汽油的防爆剂,是一种浅黄色液体,易溶于苯等有机溶剂,不溶于水,光照时生成Fe2(CO)9,60℃发生自燃. 今将一定量的Fe(CO)5的苯溶液,用紫外线照射片刻.取照射后的溶液完全燃烧,得到30.58gCO2、5.4gH2O及1.6g红棕色粉末.红棕色粉末的化学式为Fe2O3,照射后的溶液中Fe(CO)5和Fe2 (CO)9的物质的量之比为2:1.
1.学习小组拟通过实验,探究Mg(NO32受热分解的产物.
小组猜想:ⅰ.固体产物可能有Mg(NO22、MgO、Mg3N2中的一种或几种
ⅱ.气体产物可能有NO2、N2、O2中的一种或几种
查得相关资料:a.Mg(NO22、Mg(NO32易溶于水,MgO难溶于水.
b.2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O
c.Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3
(1)针对以上猜想,设计了如图所示实验(图中加热、夹持仪器等装置均省略):

(2)进行实验
Ⅰ.检验上述装置气密性.
Ⅱ.称取3.7gMg(NO32固体,置入硬质玻璃管A中,打开K,通入一段时间N2,并进行相关物质质量称量
Ⅲ.关闭K,用酒精灯持续给装置A加热,过程中各装置内溶液均未倒吸入其它装置.
Ⅳ.待Mg(NO32完全分解,装置冷却至室温,打开K,再缓慢通入一会N2后并再称量.称得A中剩余固体质量为1.0g,B、C、D、E、F中溶液质量分别增加了2.3g、0.0g、0.1g、0.3g、0.05g.
Ⅴ.取少量剩余固体于试管中,加入适量水,未出现明显现象.
(3)回答问题
①小组预测一定有O2生成,理由是N元素化合价降低,则一定存在化合价升高的元素,只能为氧元素失去电子生成O2
②N2的电子式是,步骤Ⅱ中,通入一段时间N2的目的是避免对分解产物O2的检验产生干扰.
③步骤Ⅲ中,装置A内若出现了红棕色气体,其化学式是NO2
④装置C中若红色始终未褪,其设计的目的是验证NO2是否被吸收干净,防止NO2干扰后续对O2的检验.
⑤实验中发现Mg(NO32分解时有O2生成,其实验现象是C中红色溶液中有气泡冒出,D中溶液褪色,用化学用语解释,产生上述现象的原因是Na2SO3+H2O?NaHSO3+NaOH、2Na2SO3+O2=2Na2SO4
⑥实验中Mg(NO32分解没有N2生成的理由是Mg(NO32的质量与剩余固体、NO2、O2的质量之和相等,已符合质量守恒定律.
⑦Mg(NO32分解的化学方程式是2Mg(NO32$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+4NO2↑+O2↑.
⑧装置F中溶液质量增加的原因是吸收空气进入的O2所致.
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