Question

某學(xué)校研究性學(xué)習(xí)小組對過量炭粉與Fe₂O₃反應(yīng)的產(chǎn)物中氣體的成分進行分析。

(1)假設(shè)：該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物全部是CO₂。

(2)設(shè)計方案：將一定量Fe₂O₃在隔絕氧氣的條件下與過量的炭粉完全反應(yīng)，測定參加反應(yīng)的碳元素與氧元素的質(zhì)量，計算出反應(yīng)產(chǎn)物中碳、氧原子的物質(zhì)的量比。

(3)查閱資料：N₂不與碳、Fe₂O₃發(fā)生反應(yīng)。實驗室可以用氯化銨溶液和亞硝酸鈉溶液混合加熱制得N₂。

①寫出實驗室制取N₂的離子方程式______________________________。

②該實驗裝置與實驗室制取下列氣體的裝置相同的是_______________(填標號)。

a.用稀鹽酸與鋅反應(yīng)制H₂

b.用MnO₂與濃鹽酸共熱制Cl₂

c.用NH₄Cl與Ca(OH)₂共熱制NH₃

其主要玻璃儀器除酒精燈外，還包括_______________、_______________。

(4)實驗操作步驟、現(xiàn)象：

①實驗前要______________________________。

②稱取3.2 g Fe₂O₃與2.0 g炭粉混合均勻，放入質(zhì)量為48.48 g的玻璃管中，按上圖所示裝置進行實驗。

③加熱前，先進行的操作是_______________，其目的是_______________。

④夾緊T處彈簧夾，加熱一段時間，證明有CO₂氣體生成的現(xiàn)象是_______________。

⑤反應(yīng)完全后，冷卻至室溫，稱得玻璃管和固體的總質(zhì)量為52.24 g。

(5)數(shù)據(jù)處理：經(jīng)計算，參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為0.48 g，氧元素質(zhì)量為0.96 g。

(6)結(jié)論：根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，得出原假設(shè)不成立，理由是__________________。

(7)根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，反應(yīng)生成的氣體是_______________，且氣體的物質(zhì)的量之比為_______________。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________。

Answer 1

(3)①+N₂↑+2H₂O

②b 分液漏斗 圓底燒瓶

(4)①檢查裝置的氣密性

②先通一段時間純凈、干燥的氮氣 趕盡裝置中的空氣

④澄清石灰水變渾濁

(6)反應(yīng)后的氣體中碳、氧原子的物質(zhì)的量之比為2∶3，即實驗所得碳、氧原子的物質(zhì)的量之比與二氧化碳不相符，原假設(shè)不成立

(7)CO和CO₂的混合物 n(CO)∶n(CO₂)=1∶1

2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑

(或3C+2Fe₂O₃4Fe+3CO₂↑ CO₂+C2CO)

解析：檢查裝置的氣密性應(yīng)該在組裝好儀器后，添加藥品進行實驗之前進行。根據(jù)題目中所設(shè)計方案，探究性實驗需要隔絕氧氣，就涉及如何將裝置中的空氣排凈的問題，應(yīng)先通一段時間純凈、干燥的氮氣。

n(C)∶n(O)=2∶3，而CO中n(C)∶n(O)=1∶1，CO₂中n(C)∶n(O)=1∶2，故生成的氣體應(yīng)為CO、CO₂的混合氣體，設(shè)生成CO的物質(zhì)的量為x，CO₂的物質(zhì)的量為y，