Question

【題目】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)物成分進行研究，請你參與他們的研究過程．

（查閱資料：氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng))

[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 ；

【設(shè)計實驗】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)。

【實驗步驟】

①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性．稱取3.20g、2.00g碳粉混合均勻，放入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氣；

③停止通入N2后，夾緊彈簧夾，加熱；

④待反應(yīng)結(jié)束，再緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r間的氮氣．冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g；

⑤測得盛有氫氧化鈉溶液的試管較反應(yīng)前增加了0.88g．

步驟②中通入N2的作用是 ；步驟④中通入N2的作用是 ．

【數(shù)據(jù)處理】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： ；

【問題討論】

①用氫氧化鈉溶液作為吸收試劑，而不用澄清石灰水的原因是 ．

②從環(huán)境保護的角度，請你提出一個實驗中需要改進的措施 ．

Answer 1

【答案】【提出假設(shè)】③CO2和CO

【實驗步驟】②排盡裝置中的空氣 ④使生成的二氧化碳全部氫氧化鈉溶液吸收

【數(shù)據(jù)處理】Fe2O3+2C2Fe+CO2↑+CO↑

【問題討論】①氫氧化鈣的溶解度較小，不能吸收較多的二氧化碳 ②點燃或收集尾氣

【解析】

試題分析：【提出假設(shè)】碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，由于碳能與二氧化碳分?jǐn)?shù)還原反應(yīng)生成一氧化碳，故生成的氣體可能是二氧化碳，也可能是一氧化碳，還可能是一氧化碳和二氧化碳的混合物；

【實驗步驟】先通氮氣的目的是將置換中的空氣排盡；該實驗用了氫氧化鈉吸收生成的二氧化碳，根據(jù)溶液的質(zhì)量的變化計算生成的二氧化碳的質(zhì)量，故反應(yīng)后繼續(xù)通氮氣的目的是使生成的二氧化碳全部氫氧化鈉溶液吸收，使實驗結(jié)果更準(zhǔn)確；

【數(shù)據(jù)處理】反應(yīng)前總質(zhì)量=3.20g+2.00g+48.48g=53.68g，反應(yīng)后總質(zhì)量為52.24g，

減少的質(zhì)量=53.68g-52.24g=1.44g ，減少的質(zhì)量即為生成的氣體的質(zhì)量；測得盛有氫氧化鈉溶液的試管較反應(yīng)前增加了0.88g，即生成的二氧化碳的質(zhì)量為0.88g，故還生成了一氧化碳。反應(yīng)的化學(xué)方程式表示為：Fe2O3+2C2Fe+CO2↑+CO↑；

【問題討論】①氫氧化鈣的溶解度較小，不能吸收較多的二氧化碳；

②該反應(yīng)中生成了一氧化碳，一氧化碳有毒，會污染空氣，故要有尾氣處理裝置。