Question

18．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：
（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，为了验证自己的猜想，他准备按如图所示装置进行探究．请回答：

①装置B中浓硫酸的作用是干燥气体．
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．

Answer 1

分析 氧气足量时，碳在氧气中燃烧生成二氧化碳；
氧气不足时，碳和氧气反应生成一氧化碳；
高温条件下，碳和二氧化碳反应能生成一氧化碳；
浓硫酸具有吸水性，可以用来干燥某些气体；
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；
空气中含有氧气，加热条件下，铜能和氧气反应生成氧化铜．

解答 解：（1）碳和氧气反应时，如果氧气有剩余，则还应该含有二氧化碳气体，因此不可能只有氧气；
加热条件下，一氧化碳和氧气反应能生成二氧化碳，因此不可能是一氧化碳和氧气的混合气体．
故填：BD．
（2）①装置B中浓硫酸的作用是干燥气体；
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\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：干燥气体；澄清石灰水变浑浊；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；红色粉末变成黑色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）如果氧气过量，则乙容器中气体的组成是CO₂和O₂的混合气体；
①步骤1应先通入乙中气体一段时间后方可加热，这样修改的原因是排净玻璃管中的空气，排除空气中氧气的干扰；
②没有必要进行步骤2的实验，其理由是碳在氧气充足的情况下燃烧产物为二氧化碳．
故填：CO₂和O₂的混合气体；排净玻璃管中的空气，排除空气中氧气的干扰；碳在氧气充足的情况下燃烧产物为二氧化碳．
答案：
（1）BD；
（2）①干燥气体；②澄清石灰水变浑浊；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；红色粉末变成黑色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）CO₂和O₂的混合气体；①排净玻璃管中的空气，排除空气中氧气的干扰；②碳在氧气充足的情况下燃烧产物为二氧化碳．

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．