题目内容

20．某研究性学习小组对碳与氧化铁按不同比例在高温下反应的气体产物进行实验探究：
Ⅰ．提出猜想
猜想1：该反应气体产物只有CO2
猜想2：该反应气体产物只有CO
猜想3：该反应气体产物可能CO2、CO的混合物
Ⅱ．查阅资料
①N2不与C、Fe203发生反应，所以该反应可以在氮气氛围中进行．
②实验室可利用饱和氯化钱溶液和亚硝酸钠混合加热制N2，写出该反应的离子方程式：NH4++NO2-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2↑+2H2O
Ⅲ．设计方案
用如图装置将一定量的Fe203在隔绝空气条件下与一定量炭粉反应，测定固体反应物的质量变化
N．实验步骤
①按如图连接好装置后，首先应进行的操作是检查装置气密性；
②称量：m （Fe203）=1.60g；m（C）=0.24g，均匀混合，并全部装人燃烧管；
③加热燃烧管前，先通一段时间N2．此操作目的是_排尽装置内空气；B装置的作用是：干燥N2；
④停止通N2，夹紧弹簧夹，充分加热燃烧管，使Fe203与C完全反应．
⑤停止加热，再通N2，冷却至室温．准确称量燃烧管中的剩余固体质量为1.12g；从实验数据确定猜想3成立．
V．小明同学从环保角度分析，用该装置进行实验会对环境造成污染，你认为应如何处理？在D装置导管处用酒精灯点燃，或用塑料袋收集

分析 Ⅰ．（1）过量炭粉与氧化铁反应的气体产物可能有：①CO、②CO2、③CO2、CO的混合物三种情况；
Ⅱ．②根据反应物和生成物，结合质量守恒书写反应的离子方程式；
N．①该实验是对碳与氧化铁按不同比例在高温下反应的气体产物进行的实验探究，所以需实验装置气密性完好根据大气压强原理来检验装置的气密性；
③加热燃烧管前，先通一段时间N2，排尽装置内空气，如果不排尽空气，那么空气中的氧气会与炭粉反应影响反应后生成气体的组成，B装置的作用是干燥N2；
⑤根据质量守恒判断气体的组成；
V．CO有毒，扩散到空气中会污染环境，在D装置导管处用酒精灯点燃，或用塑料袋收集．

解答 解：Ⅰ．（1）过量炭粉与氧化铁反应的气体产物可能有：①CO、②CO2、③CO2、CO的混合物，
故答案为：CO2、CO的混合物；
Ⅱ．②氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO2）饱和溶液混合加热反应制得氮气，反应物有NH4Cl和NaNO2，生成物为N2，根据质量守恒还应用水，则反应的化学方程式为：NH4++NO2-$\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$N2↑+2H2O，
故答案为：NH4++NO2-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2↑+2H2O；
N．①该实验是对碳与氧化铁按不同比例在高温下反应的气体产物进行的实验探究，所以需实验装置气密性完好，所以连接好装置后，要检验装置的气密性，可以根据气压原理来检验，关闭分液漏斗上的活塞，温热烧瓶，观察D管口，若有气泡逸出，停止加热后，导气管与锥形瓶中有液面差，一段时间内液面差保持不变，说明装置的气密性良好，
故答案为：检查装置气密性； 
③如果不排尽空气，那么空气中的氧气会与炭粉反应影响反应后生成气体的组成，所以需利用稳定的氮气排空气，B装置的作用是干燥N2，
故答案为：排尽装置内空气；干燥N2；
⑤1.60g氧化铁的物质的量为$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol，
澄清石灰水变浑浊，说明有CO2气体生成，
m（C）=0.24g，则n（C）=n（CO2）=$\frac{0.24g}{12g/mol}$=0.02mol，若全部生成二氧化碳，则m（CO2）=0.02mol×44g/mol=0.88g，准确称量燃烧管中的剩余固体质量为1.12g；
反应后硬质玻璃管和固体总质量变化为：1.6g-1.12g=0.48g，因0.48g＜0.88g，则生成其气体为CO2、CO的混合物，
故答案为：3；
V．CO有毒，扩散到空气中会污染环境，从环境保护的角度考虑，实验中需要改进的措施是：在D装置导管处放一个点燃的酒精灯，把一氧化碳转化成二氧化碳，或在在D装置导管处用塑料袋收集尾气，变废为宝，
故答案为：在D装置导管处用酒精灯点燃，或用塑料袋收集．

点评 本题考查过量炭粉与氧化铁反应产物中气体的成分的探究，注意从质量守恒的角度分析，加强随数据的处理和分析能力，充分考查学生的分析能力及化学实验能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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10．下列各组物质，能满足两两之间发生反应，且均不是氧化还原反应是（　　）
甲乙丙
AAlH2SO4KOH
BNa2O2CO2H2O
CNa2CO3CH3COOHCa（OH）2
DFeOHNO3Cl2
A．AB．BC．CD．D
11．由一种阳离子与两种酸根离子组成的盐称为混盐．根据你已有的知识，分析下列不属于混盐的是（　　）
A．Na4S2O3B．CaOCl2C．KAl（SO4）2D．Ca（NO3）Cl
8．已知：25℃时，
H2SO3Ka1=1.5×10-2Ka2=1.0×10-7
H2CO3Ka1=4.4×10-7Ka2=4.7×10-11
 HNO2Ka=5.1×10-4
HClOKa=3.0×10-8
饱和NaClO溶液的浓度约为3mol/L．
（1）室温下，0.1mol/L NaClO溶液的pH大于0.1mol/L Na2SO3溶液的pH．（选填“大于”、“小于”或“等于”）．浓度均为0.1mol/L 的Na2SO3和Na2CO3的混合溶液中，SO32-、CO32-、HSO3-、HCO3-浓度从大到小的顺序为c（SO32-）＞c（CO32-）＞c（HCO3-）＞c（HSO3-）．
（2）下列离子反应错误的是：ACD．
A．2HCO3-+SO2═SO32-+2CO2+H2O
B．ClO-+CO2+H2O═HClO+HCO3-
C．ClO-+SO2+H2O═HClO+HSO3-
D．2ClO-+SO2+H2O═2HClO+SO32-
（3）某消毒液的有效成分为NaClO，还含有一定量的NaOH等，下列用来解释事实的方程式中不合理的是：BD．
A．该消毒液可用NaOH溶液吸收Cl2制备：Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O
B．该消毒液的pH约为12：ClO-+H2O?HClO+OH-
C．该消毒液与洁厕灵（主要成分为HCl）混用，产生Cl2：2H++Cl-+ClO-═Cl2↑+H2O
D．该消毒液加白醋生成HClO，可增强漂白作用：H++ClO-═HClO
（4）25℃时，0.1mol下列气体分别与1L0．l mol•L-1的NaOH溶液反应，形成的溶液pH由大到小的顺序为：D＞A＞B＞C（用A、B、C、D表示）．
A．NO2           B．SO2         C．SO3         D．CO2．
15．已知分解100g CaCO3需要177.7kJ的热量，而12g碳完全燃烧，则放出393kJ的热．求：
（1）煅烧1t石灰石需要多少热量？
（2）这些热量全部由碳燃烧提供，问理论上要消耗多少克碳？
5．关于小苏打水溶液的表述正确的是（　　）
A．c （Na+）+c （H+）=c （HCO3-）+c （CO32-）+c （OH-）
B．c （Na+）=c （HCO3-）+c （CO32-）+c （H2CO3）
C．HCO3- 的电离程度大于HCO3-的水解程度
D．存在的电离平衡有：NaHCO3?Na++HCO3-，HCO3-?H++CO32-，H2O?H++OH-等
12．为测定某溶液中Ca2+的含量，某同学设计了如下实验：量取100mL该溶液与烧杯中，加入足量的（NH4）2C2O4溶液使Ca2+转化为CaC2O4沉淀（假设其他离子均不生成沉淀），过滤、洗涤后，往沉淀中加入足量稀硫酸，然后用0.1000mol•L-1的KMnO4标准溶液滴定．
（1）配平KMnO4氧化H2C2O4的化学方程式：
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4═1K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
（2）如图1所示的仪器中，配制0.1000mol•L-1的KMnO4标准溶液时肯定不需要的是AC（填标号），除此之外还需用到的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒（填仪器名称）．
（3）在实验中其他操作均正确，若定容时仰视刻度线，则所得溶液浓度＜0.1000mol•L-1（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；若KMnO4标准溶液在转移至容量瓶时，洒落了少许，则所得溶液浓度＜0.1000mol•L-1．
（4）若滴定过程中消耗KMnO4标准溶液20.00mL，则原溶液中Ca2+的质量浓度为2.000g•L-1．
（5）如图2为草酸钙固体在受热分解过程中所得固体产物的质量随温度变化的曲线，图中A、B、C分别代表三种固体，写出固体A到B的化学方程式：CaC2O4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO3+CO↑．
9．下列物质分类正确的是（　　）
A．SO2、SiO2、P2O5均为酸性氧化物
B．是否具有丁达尔效应是胶体与溶液、浊液的根本区别
C．纯净盐酸为纯净物、冰水混合物为混合物
D．烧碱、纯碱都属于碱，油脂、甘油都属于酯
3．某同学以甘蔗渣为原料用水解一氧化一水解循环进行制取草酸并探究测定草酸晶体（H2C2O4•xH2O）的某些性质．通过查阅资料可知：草酸易溶于水，是一种重要的化工原料，广泛用于药物生产、高分子合成等工业，草酸晶体受热到100℃时失去结晶水，成为无水草酸．157℃时大量升华，并开始分解；草酸蒸气在低温下可冷凝为固体；草酸钙不溶于水，草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊．

请根据以上信息回答下列问题：
（1）图示①②的氧化一水解过程是在上图1的装置中进行的，指出装置B的名称球形冷凝管．
（2）图示①②的氧化一水解过程中，在硝酸用量、反应的时间等条件均相同的情况下，改变反应温度以考察反应温度对草酸收集率的影响，结果如图2所示，请选择最佳的反应温度为70℃．
（3）请用下列装置组成一套探究并验证其产物的实验装置（草酸晶体分解装置略，连接导管略去）．

请回答下列问题：
①装置的连接顺序为：A→C→D→E→B→D；
②实验时，在点燃B处酒精灯之前，应进行的操作是收集D处气体，置于酒精灯火焰部，若发出“噗”的声音，再点燃酒精灯（或收集D处气体，检验CO的纯度）．
③整套装置存在不合理之处为没有一氧化碳尾气处理装置．
（4）草酸亚铁在工业中有重要作用，草酸可以制备草酸亚铁，步骤如下：
    称取FeSO4•7H2O固体于小烧杯中，加入水和少量稀H2SO4溶液酸化，加热溶解．向此溶液中加入一定量的H2C2O4溶液，将混合溶液加热至沸，不断搅拌，以免暴沸，待有黄色沉淀析出并沉淀后，静置．倾出上易溶于水且清液，再加入少量水，并加热，过滤，充分洗涤沉淀，过滤，用丙酮洗涤固体两次晾干．（丙酮易溶于水且易挥发）
①生成的草酸亚铁需充分洗涤沉淀，检验是否洗涤完全的方法是取最后一次洗涤液1～2mL置于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
②用丙酮洗涤固体两次的目的是降低草酸亚铁的溶解量，同时更快洗去表面的水分．

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