Question

【題目】某化學(xué)興趣小組在一個充滿O2的密閉容器中加入一定量的碳粉，在高溫條件下使其充分反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后，容器中的碳粉已完全消失。該小組成員對容器中反應(yīng)后的氣體進行如下探究：

【提示】①CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O；②濃硫酸能吸水。

③碳充分燃燒和不充分燃燒的產(chǎn)物是不同的。

【提出猜想】

（1）小紅對容器中氣體的組成提出如下四種猜想：

A．C和CO B．只有CO C．CO和O2的混合氣體 D．只有CO2

你認(rèn)為上述猜想中明顯不合理的有_________（填字母）。

（2）小明認(rèn)為容器中的氣體還可能是CO和CO2的混合氣體；小強認(rèn)為容器中的氣體還可能是__________。

【實驗探究1】小明為了驗證自己的猜想，按如下圖所示裝置進行探究。

請回答下列問題：

（1）裝置B中NaOH溶液的作用是_____________。

（2）若小明的猜想成立，則裝置A中的反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________，

CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O裝置D玻璃管中的實驗現(xiàn)象是______紅色粉末變?yōu)楹谏�，反�?yīng)的化學(xué)方程式是___________。

【實驗探究2】小強把小明實驗中的氧化鐵換成了銅絲網(wǎng)，并去掉E裝置驗證其猜想。

若小強的猜想成立，則裝置D中的實驗現(xiàn)象是 __________。

【拓展延伸】若反應(yīng)前容器中碳粉的質(zhì)量為6g且小明的猜想成立，則容器中氧氣質(zhì)量的取值范圍是__________。

Answer 1

【答案】 AC（多選、少選或錯選均不得分） CO2、O2 除去二氧化碳（或吸收二氧化碳） CO2+Ca(OH)2═CaCO3↓+H2O 紅色粉末變?yōu)楹谏?/span> 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 紅色固體變黑（或銅絲網(wǎng)變黑等） 8g～16g或8g＜m（O2）＜16g

【解析】本題考查了碳與氧氣反應(yīng)的知識的，解決的關(guān)鍵是根據(jù)碳與不同質(zhì)量氧氣反應(yīng)可能組合問題的進行分析，然后根據(jù)不同組合的物質(zhì)的性質(zhì)進行實驗驗證。

【提出猜想】（1）碳是固體，容器中氣體，不能是碳與一氧化碳的混合物，也不能是一氧化碳和氧氣混合物，如果剩余這兩種氣體它們會繼續(xù)反應(yīng)，故選AC；

（2）因為碳在氧氣中充分燃燒是二氧化碳，不充分燃燒生成一氧化碳，故生成氣體有可能是二氧化碳，一氧化碳，或二氧化碳和一氧化碳的混合物，或二氧化碳和氧氣的混合物，小強認(rèn)為容器中的氣體還可能是CO2、O2；

【實驗探究1】（1）為了排除空氣中二氧化碳對實驗結(jié)果的干擾，裝置B中NaOH溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳（或吸收二氧化碳）；

（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(yīng)的化學(xué)方程式是：CO2+Ca（OH）2═CaCO3↓+H2O；裝置D玻璃管中的實驗現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2．

【實驗探究2】若小強的猜想成立，則乙容器中氣體的組成是CO2和O2的混合氣體；加熱條件下，銅能和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，所以紅色固體變黑（或銅絲網(wǎng)變黑等）；

【拓展延伸】設(shè)：碳完全燃燒生成二氧化碳時，所需氧氣的質(zhì)量為x

C+O2CO2

12 32

6g x

x=16g

設(shè)碳不完全燃燒生成一氧化碳時，需要氧氣的質(zhì)量為y

2C+O22CO

24 32

6g y

y=8g

所以若反應(yīng)前容器中碳粉的質(zhì)量為6g且小明的猜想成立，則容器中氧氣質(zhì)量的取值范圍是大于8g，且小于16g；故答案為：8g～16g或8g＜m（O2）＜16g。