Question

（2009?泰安模拟）某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究．
（1）提出假设：该反应的气体产物全部是二氧化碳．
（2）设计方案：如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比．
（3）查阅资料：氮气不与碳、氧化铁发生反应．实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO₂）饱和溶液混合加热反应制得氮气．请写出该反应的离子方程式

NH₄⁺+NO₂^-=N₂↑+2H₂O

．
（4）实验操作及实验现象：
①按上图连接装置，并检查装置的气密性，称取3.20g氧化铁与2.00g炭粉混合均匀，放入48.48g的硬质玻璃管中；
②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；
③停止通入N₂后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水变浑浊；
④待反应结束，再通一段时间的氮气，然后冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g．
（5）数据处理：经计算，参加反应的碳元素质量为0.48g，氧元素质量为0.96g．得出原假设不成立，理由是

反应后的气体中碳、氧原子的物质的量之比为2：3，与二氧化碳中碳、氧原子的物质的量比不相符

．
（6）得出结论：根据数据处理结果判断，反应产生的气体是，该实验中发生反应的化学方程式为

CO和CO₂；2C+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+CO↑+CO₂↑

．
（7）实验优化：根据实验得出的结论应对该实验装置进一步完善，请你从下图所示装置中选取必要装置，对实验加以改进

在原装置最后连接上C装置

．

Answer 1

分析：（3）根据题意信息：用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO₂）饱和溶液混合加热反应制得氮气来写化学方程式；
（5）根据参加反应的碳元素质量为0.48g，氧元素质量为0.96g来计算碳、氧原子的物质的量之比；
（6）焦炭在高温下可以和氧化铁反应置换出金属铁；
（7）一氧化碳有毒可以通过点燃来进行尾气处理．

解答：解：（3）氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO₂）饱和溶液混合加热发生的反应为：NH₄⁺+NO₂^-=N₂↑+2H₂O，
故答案为：NH₄⁺+NO₂^-=N₂↑+2H₂O；
（5）根据参加反应的碳元素质量为0.48g，氧元素质量为0.96g，则反应后的气体中碳、氧原子的物质的量之比=

0.48g

12g/mol

：

0.96g

16g/mol

=2：3，与二氧化碳中碳、氧原子的物质的量比不相符，
故答案为：反应后的气体中碳、氧原子的物质的量之比为2：3，与二氧化碳中碳、氧原子的物质的量比不相符；
（6）反应后的气体中碳、氧原子的物质的量之比为2：3，则所的气体是CO和CO₂，
方程式为：2C+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+CO↑+CO₂↑，故答案为：CO和CO₂； 2C+Fe₂O₃

高温  .

2Fe+CO↑+CO₂↑；
（7）一氧化碳有毒可以通过点燃来进行尾气处理，可以在原装置最后连接上C装置，
故答案为：在原装置最后连接上C装置．

点评：本题是一道综合型的实验知识题目，考查学生分析和解决问题的能力，难度较大．