题目内容

16．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，请你参与他们的研究过程．
【提出假设】该反应的气体产物可能是 ①CO2    ②CO    ③CO2和CO．
【设计实验】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．
【实验步骤】

①按上图连接装置，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；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测得盛有氢氧化钠溶液的试管较反应前增加了0.88g．
步骤②中通入N2的作用是排出装置中的空气，步骤④中通入N2的作用是使反应生成的二氧化碳完全被氢氧化钠溶液吸收．
【数据处理】
请你根据有关实验数据，计算确定气态产物的成分和质量．
【问题讨论】
①用氢氧化钠溶液作为吸收试剂，而不用澄清石灰水的原因是氢氧化钙的溶解度较小，不能吸收较多的二氧化碳．
②若不进行第⑤步实验操作，能否得出实验结果能（填“能”或“不能”）？请通过计算说明理由．
③从环境保护的角度，请你提出一个实验中需要改进的措施在尾气导管口处放一个点燃的酒精灯（或在尾气导管口处用塑料袋收集尾气）．

分析 【提出假设】
该反应的气体产物可能是二氧化碳，也可能是一氧化碳，也可能是一氧化碳和二氧化碳；
【实验步骤】
氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳，并且能和二氧化碳反应生成碳酸钠和水；
【问题讨论】
氢氧化钙的溶解度较小，因此较少的量的澄清石灰水中含有的氢氧化钙质量较小；
一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境．

解答 解：【提出假设】
该反应的气体产物可能是CO2，也可能是CO，也可能是CO2和CO．
故填：CO2和CO．
【实验步骤】
步骤②中通入N2的作用是排出装置中的空气；
步骤④中通入N2的作用是使反应生成的二氧化碳完全被氢氧化钠溶液吸收．
故填：排出装置中的空气；使反应生成的二氧化碳完全被氢氧化钠溶液吸收．
【数据处理】
盛有氢氧化钠溶液的试管较反应前增加了0.88g，说明反应生成了0.88g二氧化碳；
生成一氧化碳的质量为：3.2g+2g+48.48-52.24g-0.88g=0.56g．
故答案为：气态产物的成分是二氧化碳和一氧化碳，质量分别是0.88g、0.56g．
【问题讨论】
①用氢氧化钠溶液作为吸收试剂，而不用澄清石灰水的原因是氢氧化钙的溶解度较小，不能吸收较多的二氧化碳．
故填：氢氧化钙的溶解度较小，不能吸收较多的二氧化碳．
②若不进行第⑤步实验操作，也能得出实验结果；
在氧化铁中，氧元素的质量为：3.20g×$\frac{48}{160}$×100%=0.96g，
因此碳元素的质量为：（0.88g+0.56g）-0.96g=0.48g，
设CO的质量为x，
x×$\frac{12}{28}$×100%+（1.44g-x）×$\frac{12}{44}$×100%=0.48g，
x=0.56g，
所以二氧化碳的质量为1.44g-0.56g=0.88g．
故填：能．
③从环境保护的角度考虑，实验中需要改进的措施是：在尾气导管口处放一个点燃的酒精灯，把一氧化碳转化成二氧化碳，或在尾气导管口处用塑料袋收集尾气，变废为宝．
故填：在尾气导管口处放一个点燃的酒精灯（或在尾气导管口处用塑料袋收集尾气）．

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．

练习册系列答案
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