Question

9．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．
（查阅资料：氮气不与碳、氧化铁发生反应）
[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；
【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．

【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、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；步骤④中通入N₂的作用是排尽装置中的空气．
【数据处理】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Fe₂O₃+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+CO₂↑+CO↑．
【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从环境保护的角度，请你提出一个实验中需要改进的措施点燃或收集尾气．

Answer 1

分析 根据碳还原氧化铁生成的物质进行分析解答；根据空气中含有的气体成分能与碳反应解答；根据氧化铁和碳的生成物进行书写反应的化学方程式，氢氧化钠极易溶于水，而氢氧化钙微溶于水，根据一氧化碳是有毒的气体进行分析解答即可．

解答 解：【提出假设】③碳能与氧元素结合产生一氧化碳和二氧化碳气体的混合物，故填：CO₂和CO；
【实验步骤】使用氮气能排尽装置内的空气，防止碳与空气中的氧气反应对实验结果造成干扰，故填：排尽装置中的空气；
【数据处理】称取3.20g、2.00g碳粉混合均匀，放入48.48g的硬质玻璃管中，冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g，说明减少的质量为：3.20g+2.00g+48.48g-52.24g=1.44g，盛有氢氧化钠溶液的试管较反应前增加了0.88g，说明生成二氧化碳的质量为0.88g，故有一氧化碳生成，因此碳与氧化铁高温反应生成了铁、一氧化碳和二氧化碳，故填：Fe₂O₃+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+CO₂↑+CO↑；
【问题讨论】①氢氧化钠极易溶于水，能充分吸收二氧化碳，而氢氧化钙是微溶于水，吸收二氧化碳的量少，故填：氢氧化钙的溶解度较小，不能吸收较多的二氧化碳；
②反应中生成了一氧化碳，而一氧化碳是有毒的气体，排放到空气中会污染空气，因此需要进行点燃或是收集尾气，故填：点燃或收集尾气．

点评 本题考查的是碳还原氧化铁的实验探究，完成此题，可以依据已有的知识进行．