Question

2．某兴趣小组的同学在甲、乙两个充满O₂的密闭容器中各加入一定量的碳粉，在高温条件下使其充分反应，待反应结束后，两个容器中的碳粉都已完全消失．该小组成员对两容器中反应后的气体进行如下探究：（提示：浓硫酸具有吸水性）

（1）小红同学对甲容器中气体的组成提出如下四种猜想：
A．只有CO₂   B．只有O₂    C．只有CO    D．CO和O₂混合气体
你认为上述猜想中明显不合理的有BD（填序号）．
（2）小明同学认为甲容器中的气体还可能是CO和CO₂的混合气体，为了验证自已的猜想，他准备按如图所示装置进行探究：请回答：
①装置B中浓硫酸的作用是吸收水蒸气．
②若小明的猜想成立，则装置A中的实验现象是澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，装置C玻璃管中的实验现象是红色粉末变成黑色，反应的化学方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）小芳同学对乙容器中气体的组成提出了除上述猜想外的另一种合理猜想，她的猜想是CO₂和O₂的混合气体，于是她设计了下列实验方案验证其猜想：
步骤l：先加热装有铜丝网的玻璃管一段时间后，再通入乙中的气体，观察现象．
步骤2：将乙中的气体通入澄清石灰水中，观察现象．
指导老师在分析其实验方案后，指出了其中存在的错误或不足．
①步骤1应先通入乙中气体一段时间后方可加热．你认为这样修改的原因是排净玻璃管中的空气，排除空气中氧气的干扰．
②没有必要进行步骤2的实验，其理由是碳在氧气充足的情况下燃烧产物为二氧化碳．（4）若反应前甲、乙两容器中碳粉与氧气的质量比分别表示为：_{【$\frac{m（c）}{m（{O}_{2}）}$】甲}和 _{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】乙}，当小明和小芳的猜想均成立时，则：_{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】甲}＞（填“＞”“＜”或“=”） _{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】乙}．

Answer 1

分析 碳完全燃烧生成二氧化碳，不完全燃烧生成一氧化碳；
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
高温条件下，氧化铁和一氧化碳反应生成铁和二氧化碳；
根据反应的化学方程式可以判断相关方面的问题．

解答 解：（1）如果氧气有剩余，则一定含有二氧化碳，因此B不合理，如果氧气有剩余，则一氧化碳能和氧气反应生成二氧化碳，因此D不合理．
故填：BD．
（2）①装置B中浓硫酸的作用是吸收水蒸气．
故填：吸收水蒸气．．
②若小明的猜想成立，则装置A中的实验现象是澄清石灰水变浑浊，反应的化学方程式是：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，装置C玻璃管中的实验现象是红色粉末变成黑色，反应的化学方程式为：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：澄清石灰水变浑浊；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O 红色粉末变成黑色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）小芳同学对乙容器中气体的组成提出了除上述猜想外的另一种合理猜想，她的猜想是CO₂和O₂的混合气体．
故填：CO₂和O₂的混合气体．
①步骤1应先通入乙中气体一段时间后方可加热．你认为这样修改的原因是排净玻璃管中的空气，排除空气中氧气的干扰．
故填：排净玻璃管中的空气，排除空气中氧气的干扰．
②没有必要进行步骤2的实验，其理由是碳在氧气充足的情况下燃烧产物为二氧化碳．
故填：碳在氧气充足的情况下燃烧产物为二氧化碳．
（4）当甲中气体是二氧化碳和一氧化碳时，说明碳过量，即氧气不足，当乙中气体是二氧化碳和氧气时，说明碳不足，即氧气过量，因此_{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】甲}＞_{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】乙}．
故填：＞．

点评 合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础．