Question

Ⅰ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。

（1）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                   

（2）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。

（3）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。

①请写出该反应的离子方程式：                                               。

②下列装置可用于实验室制取氮气的是               。

（4）实验操作及实验现象：

①按上图连接装置，并检查装置的气密性，称取3．20g氧化铁与2．00g炭粉混合均匀，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，加热一段时间，澄清石灰水变浑浊；

④待反应结束，再通一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52．24g。

（5）数据处理，经计算，参加反应的碳元素质量为0．48g ，氧元素为0．96g。推断假设        成立。该实验中发生的化学方程式为                                          。

（6）实验优化：根据实验得出的结论，应对该实验装置进一步完善，你认为应作如何改进？                                                                        。

Ⅱ由碳的氧化物直接合成甲醇、乙醇燃料已进入工业生产。如：

反应① CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)

反应② 2CO(g)+4H₂ (g)CH₃CH₂OH (g)+H₂O (g)

某同学为了寻找合成甲醇的适宜条件[温度、压强、碳氢比n(CO)/n(H₂)、催化剂质量]，设计了如下对比实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中（每次实验，反应时间相同）。

实验编号	T(℃)	n (CO)/n(H2)	P(MPa)	CO转化率(%)
1	150	1/3	0．1
2	x	1/3	5

Answer 1

Ⅰ（1）CO₂、CO的混合物（1分）

（3）NH₄⁺+NO₂^－N₂↑+2H₂O（2分）C（1分）

（5）③（2分）2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑（2分）

（6）在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置（2分，其他合理答案也给分）

Ⅱ（1）压强（1分）150（1分）（2）3（1分）

（3）①（1分）K＝（1分）