Question

已知木炭粉與某紅棕色粉末在高溫下反應(yīng)生成二氧化碳和鐵．某同學設(shè)計了一個實驗，證明紅棕色粉末中含有氧元素，并測定其中氧元素的質(zhì)量分數(shù)，裝置如圖所示．
（1）實驗前，首先要進行的操作是

檢查裝置的氣密性，通氮氣趕走裝置中殘余的空氣

；
（2）實驗中，盛放澄清石灰水的大試管中出現(xiàn)的現(xiàn)象是

澄清石灰水變渾濁

；
（3）實驗中通入純凈而干燥的氮氣，其目的是

防止空氣中二氧化碳及空氣中氧氣與炭粉反應(yīng)，氮氣中的水分也會影響對生成二氧化碳質(zhì)量的測定

；
（4）尾氣中可能含有的一種有毒氣體是

一氧化碳

；
（5）如果3.2g該紅棕色粉末與碳充分反應(yīng)，測得澄清石灰水增重1.32g，則該紅棕色粉末中氧元素的質(zhì)量分數(shù)為

30%

寫出計算過程如下：

測得石灰水增重1.32g，即充分反應(yīng)后生成二氧化碳質(zhì)量為1.32g；
生成的1.32g二氧化碳中氧元素質(zhì)量=1.32g×

16×2

44

×100%=0.96g
紅棕色粉末中氧元素的質(zhì)量分數(shù)=

0.96g

3.2g

×100%=30%

．

Answer 1

分析：（1）加熱條件下木炭能與空氣中氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，空氣中含有的二氧化碳都會影響實驗對紅棕色粉末中氧元素的檢驗與測定，實驗前就要排盡管內(nèi)空氣；
（2）加熱時，炭粉與紅棕色粉末反應(yīng)可產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁；
（3）實驗中通入純凈而干燥的氮氣，是為了防止空氣中的二氧化碳及空氣中氧氣與炭粉反應(yīng)生成二氧化碳，影響對紅棕色粉末中氧的檢驗與測定；而潮濕的氮氣中的水分也會對測量生成二氧化碳的質(zhì)量造成影響；
（4）根據(jù)根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后元素的種類不變，可能含有一氧化碳；
（5）澄清石灰水因吸收二氧化碳而增重，因此石灰水增重量即產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量；二氧化碳中氧元素全部來自紅棕色粉末，即二氧化碳中氧元素的質(zhì)量就是紅棕色粉末中氧元素的質(zhì)量；利用測定的二氧化碳的質(zhì)量計算出氧元素質(zhì)量，氧元素質(zhì)量與紅棕色粉末的質(zhì)量比即為紅棕色粉末中氧元素的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解：（1）為避免管內(nèi)空氣對實驗結(jié)果的影響，實驗前應(yīng)用性質(zhì)穩(wěn)定的氮氣把管內(nèi)空氣全部排出；
（2）在加熱條件下，炭粉與紅棕色粉末發(fā)生反應(yīng)生成的二氧化碳排出，被澄清石灰水吸收，可觀察到澄清石灰水變渾濁；
（3）因為空氣中含有二氧化碳和氧氣，可能使反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量增加而導(dǎo)致實驗結(jié)果不準確．
實驗中也不能用潮濕的氮氣的原因是：用潮濕的氮氣會使熱的試管炸裂，同時在高溫下水也能和碳反應(yīng)，導(dǎo)致木炭不僅和氧化鐵反應(yīng)，會導(dǎo)致測定的氧元素的質(zhì)量分數(shù)偏大；
（4）根據(jù)反應(yīng)物及題意：可能會有部分二氧化碳與碳反應(yīng)生成有毒的一氧化碳；
（5）測得石灰水增重1.32g，即充分反應(yīng)后生成二氧化碳質(zhì)量為1.32g；
生成的1.32g二氧化碳中氧元素質(zhì)量=1.32g×

16×2

44

×100%=0.96g
紅棕色粉末中氧元素的質(zhì)量分數(shù)=

0.96g

3.2g

×100%=30%
故答案為：
（1）檢查裝置的氣密性，通氮氣趕走裝置中殘余的空氣；
（2）澄清石灰水變渾濁；
（3）防止空氣中二氧化碳及空氣中氧氣與炭粉反應(yīng)，氮氣中的水分也會影響對生成二氧化碳質(zhì)量的測定；
（4）一氧化碳；
（5）30%；
測得石灰水增重1.32g，即充分反應(yīng)后生成二氧化碳質(zhì)量為1.32g；
生成的1.32g二氧化碳中氧元素質(zhì)量=1.32g×

16×2

44

×100%=0.96g
紅棕色粉末中氧元素的質(zhì)量分數(shù)=

0.96g

3.2g

×100%=30%．

點評：本題考查了氧化物與炭粉的反應(yīng)，要在理解實驗?zāi)康暮筒僮鞣椒ǖ幕�礎(chǔ)上，對實驗過程、實驗現(xiàn)象及實驗操作注意事項進行判斷；并通過變化中元素不變，由測定的實驗數(shù)據(jù)，進行氧化銅中氧元素質(zhì)量分數(shù)的計算．