Question

16．某研究性学习小组对炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究，设计如图所示装置，将一定量的氧化铁和炭粉在隔绝空气的条件下充分反应，来测定反应后的气体成分．

【实验操作】
①按图连接装置，并检查装置的气密性．
②称取51.68g氧化铁和炭粉混合物，放入硬质玻璃管中．
③通一段时间纯净、干燥的氮气，停止通入氮气后，夹紧弹簧夹．
④加热，使反应物充分反应．
⑤反应结束时停止加热，再缓缓通入一段时间的氮气．
⑥冷却至室温，称得固体质量为50.24g、B增重0.88g．
【讨论交流】
（1）步骤③通入N₂的目的是排出硬质玻璃管中的空气；C中澄清石灰水的作用是判断二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收．
（2）可以判定反应结束的实验现象是试管A和B中均无气泡产生．
（3）若C中的澄清石灰水不变浑浊，通过实验分析，该反应的气体产物是二氧化碳和一氧化碳的混合物，其依据是反应前后玻璃管中的固体质量差大于B中增加的质量．
（4）检验反应后的固体中炭粉是否有剩余的实验步骤是：把玻璃管中的固体放入烧杯中，向烧杯中加入足量的稀盐酸或稀硫酸，如果烧杯底部有不溶解的黑色固体，说明碳粉有剩余，如果烧杯底部没有不溶解的黑色固体，说明碳粉没有剩余．

Answer 1

分析 （1）玻璃管中的空气中含有二氧化碳，会影响实验测定结果；
氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳气体；
二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；
（2）当气泡不再产生时，说明反应已经进行彻底；
（3）若C中的澄清石灰水不变浑浊，说明二氧化碳被氢氧化钠溶液完全吸收，则根据反应前后玻璃管中的固体质量差可以判断产生的气体组成；
（4）铁能和稀盐酸或稀硫酸反应生成氢气和相应的盐，碳不能喝稀盐酸或稀硫酸反应．

解答 解：（1）步骤③通入N₂的目的是排出硬质玻璃管中的空气；
C中澄清石灰水的作用是判断二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收．
故填：排出硬质玻璃管中的空气；判断二氧化碳是否被氢氧化钠溶液完全吸收．
（2）可以判定反应结束的实验现象是试管A和B中均无气泡产生．
故填：试管A和B中均无气泡产生．
（3）若C中的澄清石灰水不变浑浊，说明二氧化碳被氢氧化钠溶液完全吸收，反应前后玻璃管中的固体质量差为：51.68g-50.24g=1.44g，而B增重0.88g，说明生成的气体除二氧化碳外，还有一氧化碳．
故填：二氧化碳和一氧化碳的混合物；反应前后玻璃管中的固体质量差大于B中增加的质量．
（4）检验反应后的固体中炭粉是否有剩余的实验步骤是：把玻璃管中的固体放入烧杯中，向烧杯中加入足量的稀盐酸或稀硫酸，如果烧杯底部有不溶解的黑色固体，说明碳粉有剩余，如果烧杯底部没有不溶解的黑色固体，说明碳粉没有剩余．
故填：把玻璃管中的固体放入烧杯中，向烧杯中加入足量的稀盐酸或稀硫酸，如果烧杯底部有不溶解的黑色固体，说明碳粉有剩余，如果烧杯底部没有不溶解的黑色固体，说明碳粉没有剩余．

点评 实验现象是物质之间相互作用的外在表现，因此要学会设计实验、观察实验、分析实验，为揭示物质之间相互作用的实质奠定基础．