Question

（8分）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。 ⑴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              。

       ⑵设计方案  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。

⑶查阅资料

氮气不与碳、氧化铁

发生反应。实验室可

以用氯化铵饱和溶液和

亚硝酸钠（NaNO₂）饱

和溶液混合加热反应制

得氮气。请写出该反应的离子方程式：                                 。

  ⑷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、0.48g碳粉混均匀，放入50.00g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，加热一段时间，澄清石灰水（足量）变浑浊；

       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过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00g。

步骤②、④中都分别通入N₂，其作用分别为                                   

                                                            。

⑸数据处理试根据实验数据分析，写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式：                                         。zx

 

Answer 1

【答案】

⑴CO₂、CO的混合物  ⑶NH₄⁺+NO₂^—N₂↑+2H₂O

⑷步骤②中是为了排尽空气；步骤④是为了赶出所有的CO₂，确保完全吸收

⑸2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑（各2分）zxxk

【解析】（1）在还原氧化铁的反应中碳既可以被氧化生成CO，也可能被氧化生成CO₂，故假设③应是CO₂、CO的混合物。

（3）亚硝酸钠具有氧化性，可以氧化氯化铵生成氮气，反应的离子方程式为

NH₄⁺+NO₂^—N₂↑+2H₂O。

（4）因为反应需要隔绝空气，故反应前先用氮气排尽装置中的空气。反应结束后为使反应中生成的CO₂气体完全被石灰水吸收，需要利用氮气将装置中的气体全部排除，易便于被完全吸收。

（5）由条件知反应中生成的气体质量是3.20g＋0.48g＋50.00g－52.24g＝1.44g。最后所得沉淀是碳酸钙，其物质的量是0.02mol，所以吸收的CO₂的质量是0.02mol×44g·mol^－1＝0.88g，因此CO的质量是1.44g－088g＝0.56g，其物质的量是。又因为氧化铁和碳的物质的量分别是

、.所以氧化铁、碳、铁、CO、CO₂的物质的量之比是1︰2︰2︰1︰1，所以发生反应的化学方程式为

2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑。