Question

20．某化学兴趣小组的学生研究过量的炭粉与Fe₂O₃在高温条件下反应的气体产物成分．探究过程如下：
（1）提出假设：气体产物全部是C0₂．
（2）查阅资料：a．氮气不能与炭粉及Fe₂O₃反应．
b．高温下可以发生下列反应：
2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑  
C+C0₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2CO
（3）设计方案：将一定量氧化铁在隔绝空气的环境下与过量炭粉充分反应．用实验中实际测得产生气体的质量，与理论计算得到的CO₂的质量进行比较．
（4）实验装置：如图所示．
（5）实验操作：
①称量：反应前Fe₂O₃的质量3.20g；炭粉的质量2.00g；玻璃管C的质量48.48g．反应后玻璃管与残留固体共52.24g．
②加热前先通一段时间氮气，再夹紧弹簧夹T，点燃酒精喷灯加热．
（6）问题分析：
①用酒精喷灯而不用酒精灯的目的是获得高温．
②加热前先通一段时间氮气的目的是清除试管中空气（氧气），防止炭粉与空气中氧气发生反应．
③根据题意B试管中应加入的试液是氢氧化钠溶液或足量的氢氧化钙溶液．
④理论计算：若氧化铁与炭粉反应的气体产物全部是C0₂，求3.2g氧化铁完全反应时生成CO₂的质量（Fe-56  O-16  C-12）．1.32g
⑤根据实验数据计算实验中实际获得气体的质量1.44g．
（7）结论：（要求简述获得结论的理由）因为生成的气体质量为1.44g＞1.32g，故气体产物不完全为CO₂，实际是C0₂和C0的混合物，原假设不能成立．

Answer 1

分析 （6）①根据题中所给化学方程式所需的条件进行分析使用酒精喷灯的原因．
②根据反应物与装置中空气的反应进行分析．
③根据二氧化碳的性质来分析．
④可直接根据化学方程式进行求解．
⑤根据质量守恒定律可知反应后获得气体的质量为前后玻璃管内物质的质量之差．
（7）根据③问计算的二氧化碳的质量和④问计算所得的气体的质量大小进行分析解答

解答 解：（1）①根据反应的反应条件为高温，可知选酒精喷灯是为了获得高温．故答案为：获得高温；
②因为反应物中碳可以在加热条件下可以和空气中的氧气发生反应生成二氧化碳，影响实验结果，所以目的就是清除试管中的空气．
故答案为：清除试管中空气（氧气），防止炭粉与空气中氧气发生反应；
③该试剂需将生成的二氧化碳完全吸收，故是碱溶液，故填：氢氧化钠溶液或足量的氢氧化钙溶液；
④设3.20gFe₂O₃与炭粉发生反应生成C0₂的质量为x
2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3C0₂↑
320                132
3.2 g               x
$\frac{320}{132}=\frac{3.2g}{x}$
解之得：x=1.32g
答：3.20g氧化铁完全反应时生成CO₂的质量为1.32g；
故填：1.32 g；
⑤根据质量守恒定律可知：实验产物中气体质量为（48.48g+3.20g+2.00g）-52.24 g=1.44g；
故填：1.44 g；
（7）因为生成的气体质量为1.44 g＞1.32 g，故气体产物不完全为CO₂，实际是C0₂和C0的混合物，原假设不能成立；故填：因为生成的气体质量为1.44 g＞1.32 g，故气体产物不完全为CO₂，实际是C0₂和C0的混合物，原假设不能成立．

点评 本题主要是以实验探究兼计算题的形式，给出有关的信息提示和相关数据，让学生通过实验探究，及根据有关的化学方程式和该物质的组成成分，进行综合计算和判断．