题目内容

某学生研究性学习小组对一定量木炭粉与三氧化二铁反应产物中气体成分进行研究．
I：假设：该反应的气体产物全部是二氧化碳．
II：设计方案：将一定量三氧化铁在隔绝氧气的条件下与一定量木炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比，计算出反应产物中碳、氧原子的数目比．
III．研阅资料：氮气不与碳、三氧化二铁发生反应，可用来隔绝氧气．实验室可以用饱和氯化铵（NH₄Cl）溶液和饱和亚硝酸钠
（NaNO₂）溶液混合加热反应制得氮气，产物中还有氯化钠和水．
（1）写出制取氮气反应的化学方程式；
（2）该实验装置与实验室制取下列气体相同的是（填标号）；
A、用稀盐酸和锌反应制H₂ B、用MnO₂和浓盐酸加热反应制Cl₂C、用KC1O₃与MnO₂共热反应制O₂
IV：实验操作步骤、现象：
（1）实验前要；
（2）称取3.2g三氧化二铁与2.0g木炭粉均匀混合，放入质量为48.48g的玻璃管中，按如图所示装置（必要的固定装置和加热装置均已略去）进行实验．

（3）加热前，选通一段时间纯净、干燥的氮气．其目的是；
（4）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；
（5）完全反应后，冷却至室温，称得玻璃管和固体的总质量为52.24g；
V：数据处理：经计算，参加反应的碳元素质量为0.48g，氧元素质量为0.96g；
VI：结论：根据数据处理结果，得出原假设不成立．理由是．

解：III（1）氯化铵（NH₄Cl）溶液和饱和亚硝酸钠（NaNO₂）溶液混合加热反应生成氮气，产物中还有氯化钠和水，反应的化学方程式为：NaNO₂+NH₄Cl $\text{[math]}$ NaCl+2H₂O+N₂↑；
（2）该反应需要加热液体，故实验装置与实验室用MnO₂和浓盐酸加热反应制Cl₂的相同．
IV：（1）实验前要检查装置的气密性，防止装置漏气；
（3）通入氮气的目的是：排尽装置中的空气，避免氧气产生干扰．
（4）试管中的石灰水是用来检验二氧化碳的，加热一段时间，澄清石灰水变浑浊，该现象说明木炭和氧化铁反应有二氧化碳气体生成；
VI：结论：在数据处理中，题目告诉我们的信息是：经计算，参加反应的碳元素质量为0.48g，氧元素质量为0.96g，两元素的质量比为0.48g：0.96g=1：2，而在二氧化碳中碳氧元素的质量比为3：8，故不是纯的二氧化碳气体．
故答案为：III（1）NaNO₂+NH₄Cl $\text{[math]}$ NaCl+2H₂O+N₂↑；
（2）B；
IV：（1）检查装置的气密性；
（3）排尽装置中的空气，避免氧气产生干扰．
（4）木炭和氧化铁反应有二氧化碳气体生成；
VI：结论：经计算，参加反应的碳元素质量为0.48g，氧元素质量为0.96g，两元素的质量比为0.48g：0.96g=1：2，而在二氧化碳中碳氧元素的质量比为3：8，故不是纯的二氧化碳气体．
分析：III．研阅资料：（1）根据提供的反应物和生成物书写化学方程式；
（2）根据反应物的状态和反应条件选择制取装置；
IV：碳做还原剂时装置中要隔绝空气，避免碳发生燃烧，因此用氮气把整个装置内的空气排出去．检验二氧化碳时要用澄清的石灰水．
VI：结论：根据数据处理，参加反应的碳元素质量为0.48g，氧元素质量为0.96g，本实验中碳氧两元素的质量比为0.48g：0.96g=1：2，原假设不成立．
点评：本考点属于实验探究题，既有实验方法和过程的探究，又有实验数据的分析和结论的探究，综合性比较强．要记住单质碳的可燃性和还原性，希望同学们认真分析，综合掌握．本考点主要出现在实验题中．