Question

6．某研究性學(xué)習(xí)小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進(jìn)行研究．
（1）提出假設(shè)：①該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO₂．②該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO．
③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO₂、CO的混合物
設(shè)計方案如圖所示，將一定量的氧化鐵在隔絕空氣的條件下與過量炭粉完全反應(yīng)，測定參加反應(yīng)的碳元素與氧元素的質(zhì)量比．

（2）查閱資料
氮?dú)獠慌c碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)．實驗室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO₂）飽和溶液混合加熱反應(yīng)制得氮?dú)猓�請寫出該反�?yīng)的離子方程式：NH₄⁺+NO₂^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2H₂O．
（3）實驗步驟
①按圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性，稱取3.20g氧化鐵、2.00g碳粉混合均勻，放48.48g的硬質(zhì)玻璃管中；
②加熱前，先通一段時間純凈干燥的氮?dú)猓?br />③停止通入N₂后，夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水（足量）變渾濁；
④待反應(yīng)結(jié)束，再緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間的氮?dú)猓�冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃棒和固體總質(zhì)量為52.24g；
⑤過濾出石灰水中的沉淀，洗滌、烘干后稱得質(zhì)量為2.00g．
（4）數(shù)據(jù)處理
試根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，寫出該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：5C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Fe+4CO+CO₂↑．
（5）實驗反思
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)小組有同學(xué)認(rèn)為應(yīng)對實驗裝置進(jìn)一步完善．
①甲同學(xué)認(rèn)為：應(yīng)將澄清石灰水換成Ba（OH）₂溶液，其理由是氫氧化鋇的溶解度大，濃度大，使二氧化碳被吸收的更完全，碳酸鋇的相對原子質(zhì)量大于碳酸鈣的，稱量時相對誤差小
②此裝置存在一定缺陷，請你指出在尾氣口處加一點(diǎn)燃的酒精燈．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)假設(shè)①②可以得出假設(shè)③的內(nèi)容；
（2）氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱反應(yīng)可以制得氮?dú)猓?br />（4）根據(jù)質(zhì)量守恒判斷氣體的組成，根據(jù)質(zhì)量關(guān)系計算氣體的物質(zhì)的量之間的關(guān)系，進(jìn)而書寫化學(xué)方程式；
（5）①根據(jù)氫氧化鈣和氫氧化鋇的本質(zhì)區(qū)別來思考；
②一氧化碳是一種有毒氣體，可以通過點(diǎn)燃來進(jìn)行尾氣處理．

解答 解：（1）過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物可能有：①CO、②CO₂、③CO₂、CO的混合物；
故答案為：CO₂、CO的混合物；
（2）氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO₂）飽和溶液混合加熱反應(yīng)制得氮?dú)�，反�?yīng)物有NH₄Cl和NaNO₂，生成物為N₂，根據(jù)質(zhì)量守恒還應(yīng)用水，則反應(yīng)的離子方程式為NH₄⁺+NO₂^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2H₂O；
故答案為：NH₄⁺+NO₂^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2H₂O；
（4）3.20g氧化鐵的物質(zhì)的量為=3.2g÷160g/mol=0.02mol，澄清石灰水變渾濁，說明有CO₂氣體生成，
則n（CO₂）=n（CaCO₃）=2.0g÷100g/mol=0.02mol，m（CO₂）=0.02mol×44g/mol=0.88g，
反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量變化為1.44g大于0.88g，則生成其氣體為CO₂、CO的混合物，混合氣體中含有CO0.08mol，所以CO、CO₂的混合氣體物質(zhì)的量比為4：1，所以方程式為5C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Fe+4CO+CO₂↑；
故答案為：5C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Fe+4CO+CO₂↑；
（5）①將澄清石灰水換成Ba（OH）₂溶液，這樣會使二氧化碳被吸收的更完全，稱量時相對誤差小；
故答案為：氫氧化鋇的溶解度大，濃度大，使二氧化碳被吸收的更完全，碳酸鋇的相對原子質(zhì)量大于碳酸鈣的，稱量時相對誤差�。�
②一氧化碳是一種有毒氣體，可以通過點(diǎn)燃來進(jìn)行尾氣處理；
故答案為：在尾氣口處加一點(diǎn)燃的酒精燈．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的制備，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰Φ目疾椋�注意把握題給信息，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)解題，題目難度不大．