题目内容

5．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、Fe2O3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Fe2O3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 （Fe2O3）=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Fe2O3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．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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A．4项B．5项C．6项D．7 项

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