Question

（2005?湘潭）某化學(xué)興趣小組的學(xué)生研究過量的碳粉與Fe₂O₃在高溫條件下反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分．探究過程如下：
（1）提出假設(shè)：氣體產(chǎn)物全部是CO₂．
（2）查閱資料：a．氮?dú)獠荒芘c碳粉及Fe₂O₃反應(yīng)．
b．高溫下可以發(fā)生下列反應(yīng)：
2Fe₂O₃+3C 

高溫  .

Fe+3CO₂↑   C+CO₂

高溫  .

 2CO
（3）設(shè)計(jì)方案：將一定量氧化鐵在隔絕空氣的環(huán)境下與過量碳粉充分反應(yīng)．用實(shí)驗(yàn)中實(shí)際測得產(chǎn)生氣體的質(zhì)量，與理論計(jì)算得到的CO₂的質(zhì)量進(jìn)行比較．
（4）實(shí)驗(yàn)裝置：如圖所示．
（5）實(shí)驗(yàn)操作：
①稱量數(shù)據(jù)：反應(yīng)前Fe₂O₃的質(zhì)量3.2g；碳粉的質(zhì)量2g；玻璃管C的質(zhì)量48.48g．反應(yīng)后玻璃管與殘留固體共52.24g．
②加熱前先通一段時間氮?dú)�，再夾緊彈簧夾T，點(diǎn)燃酒精噴燈加熱．
（6）問題分析：
①用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是

因?yàn)橛镁凭珖姛艏訜岜染凭珶裟塬@得更高的溫度

．
②加熱前先通一段時間氮?dú)獾哪康氖?!--BA-->

清除試管中的空氣（氧氣），防止碳粉與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)

．
③理論計(jì)算：根據(jù)氧化鐵與碳粉反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算3.2g氧化鐵完全反應(yīng)時生成二氧化碳的質(zhì)量．
④根據(jù)化學(xué)式計(jì)算CO₂中碳元素與氧元素質(zhì)量比．
⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)驗(yàn)中實(shí)際獲得氣體的質(zhì)量．
（7）結(jié)論：（要求簡述獲得結(jié)論的理由）

Answer 1

分析：（6）問題分析：
①根據(jù)題中所給化學(xué)方程式所需的條件進(jìn)行分析使用酒精噴燈的原因．
②根據(jù)反應(yīng)物與裝置中空氣的反應(yīng)進(jìn)行分析．
③可直接根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行求解．
④根據(jù)化學(xué)式的相關(guān)計(jì)算來完成解答；
⑤根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知反應(yīng)后獲得氣體的質(zhì)量為前后玻璃管內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量之差．
（7）結(jié)論：根據(jù)③計(jì)算的二氧化碳的質(zhì)量和⑤計(jì)算所得的氣體的質(zhì)量大小進(jìn)行分析解答．

解答：解：解：（6）①根據(jù)查閱資料可知本題中所涉及的反應(yīng)條件均為高溫，而酒精燈的火焰的溫度達(dá)不到條件，所以了獲得高溫要選酒精噴燈；
②因?yàn)榉磻?yīng)物中碳可以在加熱條件下可以和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以目的就是清除試管中的空氣；
③設(shè)3.2gFe₂O₃與炭粉發(fā)生反應(yīng)生成C0₂的質(zhì)量為x．
2Fe₂0₃+3C

高溫  .

4Fe+3C0₂↑
320                 132
3.2g                 x

320

132

 =

3.2g

x

解得：x=1.32g
答：3.20g氧化鐵完全反應(yīng)時生成CO₂的質(zhì)量為1.32克；
④CO₂中C：0質(zhì)量比=12：16×2=1 2：32=3：8；
⑤根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中氣體質(zhì)量為（48.48g+3.2g+2g）-52.24 g=1.44g；
答：實(shí)驗(yàn)中實(shí)際獲得氣體的質(zhì)量為1.44克．
（7）結(jié)論：因?yàn)樯�成的氣體質(zhì)量為1.44 g，大于1.32g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂．原假設(shè)不成立．
或者，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中氧元素質(zhì)量為0.96 g
實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中碳元素質(zhì)量為1.44 g-0.96 g=0.48 g
實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中碳元素與氧元素質(zhì)量比=1：2
因?yàn)楫a(chǎn)物中碳元素與氧元素質(zhì)量比為1：2，而純凈的CO₂中兩元素質(zhì)量比為3：8，故產(chǎn)物不全是CO₂，題中假設(shè)是錯誤的．
故答案為：
（6）問題分析：
①因?yàn)橛镁凭珖姛艏訜岜染凭珶裟塬@得更高的溫度．
②清除試管中的空氣（氧氣），防止碳粉與空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)．
③1.3g．
④CO₂中C：0質(zhì)量比=12：16×2=1 2：32=3：8；
⑤1.44g；
（7）結(jié)論：因?yàn)樯�成的氣體質(zhì)量為1.44 g，遠(yuǎn)大于1.32g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂．原假設(shè)不成立．．
或者，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中氧元素質(zhì)量為0.96g；
實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中碳元素質(zhì)量為1.44 g-0.96 g=0.48g；
實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中碳元素與氧元素質(zhì)量比=1：2；
因?yàn)楫a(chǎn)物中碳元素與氧元素質(zhì)量比為1：2，而純凈的CO₂中兩元素質(zhì)量比為3：8，故產(chǎn)物不全是CO₂，題中假設(shè)是錯誤的．

點(diǎn)評：本題主要是以實(shí)驗(yàn)探究兼計(jì)算題的形式，給出有關(guān)的信息提示和相關(guān)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，及根據(jù)有關(guān)的化學(xué)方程式和該物質(zhì)的組成成分，進(jìn)行綜合計(jì)算和判斷．