Question

2．某興趣小組的同學在甲、乙兩個充滿O₂的密閉容器中各加入一定量的碳粉，在高溫條件下使其充分反應，待反應結束后，兩個容器中的碳粉都已完全消失．該小組成員對兩容器中反應后的氣體進行如下探究：（提示：濃硫酸具有吸水性）

（1）小紅同學對甲容器中氣體的組成提出如下四種猜想：
A．只有CO₂   B．只有O₂    C．只有CO    D．CO和O₂混合氣體
你認為上述猜想中明顯不合理的有BD（填序號）．
（2）小明同學認為甲容器中的氣體還可能是CO和CO₂的混合氣體，為了驗證自已的猜想，他準備按如圖所示裝置進行探究：請回答：
①裝置B中濃硫酸的作用是吸收水蒸氣．
②若小明的猜想成立，則裝置A中的實驗現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，反應的化學方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，裝置C玻璃管中的實驗現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色，反應的化學方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）小芳同學對乙容器中氣體的組成提出了除上述猜想外的另一種合理猜想，她的猜想是CO₂和O₂的混合氣體，于是她設計了下列實驗方案驗證其猜想：
步驟l：先加熱裝有銅絲網的玻璃管一段時間后，再通入乙中的氣體，觀察現(xiàn)象．
步驟2：將乙中的氣體通入澄清石灰水中，觀察現(xiàn)象．
指導老師在分析其實驗方案后，指出了其中存在的錯誤或不足．
①步驟1應先通入乙中氣體一段時間后方可加熱．你認為這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾．
②沒有必要進行步驟2的實驗，其理由是碳在氧氣充足的情況下燃燒產物為二氧化碳．（4）若反應前甲、乙兩容器中碳粉與氧氣的質量比分別表示為：_{【$\frac{m（c）}{m（{O}_{2}）}$】甲}和 _{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】乙}，當小明和小芳的猜想均成立時，則：_{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】甲}＞（填“＞”“＜”或“=”） _{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】乙}．

Answer 1

分析 碳完全燃燒生成二氧化碳，不完全燃燒生成一氧化碳；
二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳；
根據(jù)反應的化學方程式可以判斷相關方面的問題．

解答 解：（1）如果氧氣有剩余，則一定含有二氧化碳，因此B不合理，如果氧氣有剩余，則一氧化碳能和氧氣反應生成二氧化碳，因此D不合理．
故填：BD．
（2）①裝置B中濃硫酸的作用是吸收水蒸氣．
故填：吸收水蒸氣．．
②若小明的猜想成立，則裝置A中的實驗現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，反應的化學方程式是：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，裝置C玻璃管中的實驗現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色，反應的化學方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：澄清石灰水變渾濁；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O 紅色粉末變成黑色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）小芳同學對乙容器中氣體的組成提出了除上述猜想外的另一種合理猜想，她的猜想是CO₂和O₂的混合氣體．
故填：CO₂和O₂的混合氣體．
①步驟1應先通入乙中氣體一段時間后方可加熱．你認為這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾．
故填：排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾．
②沒有必要進行步驟2的實驗，其理由是碳在氧氣充足的情況下燃燒產物為二氧化碳．
故填：碳在氧氣充足的情況下燃燒產物為二氧化碳．
（4）當甲中氣體是二氧化碳和一氧化碳時，說明碳過量，即氧氣不足，當乙中氣體是二氧化碳和氧氣時，說明碳不足，即氧氣過量，因此_{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】甲}＞_{【$\frac{m（C）}{m（{O}_{2}）}$】乙}．
故填：＞．

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．