Question

【題目】某化學(xué)興趣小組做木炭還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)時(shí)，對(duì)反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體成分進(jìn)行了如下探究。

[提出問題]反應(yīng)后的氣體成分是什么？

[猜想假設(shè)]猜想1：該氣體可能只是CO2猜想2：該氣體可能只是CO

猜想3：_____。

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]稱取一定量的氧化鐵和過量炭粉，在隔絕氧氣的條件下完全反應(yīng)，按照如圖所示的實(shí)驗(yàn)操作連接裝置。

（1）加熱前，先通入一段時(shí)間純凈且干燥的氮?dú)�，這樣做的目的是_____。

（2）夾緊通氮?dú)馓幍膹椈蓨A，加熱一段時(shí)間后，觀察到_____現(xiàn)象時(shí)，證明猜想2不成立。

（3）待反應(yīng)結(jié)束后，應(yīng)先_____，再_____，冷卻至室溫后，停止通入氮?dú)猓�稱量硬質(zhì)玻璃管和固體的總質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)所記錄的數(shù)據(jù)如下表。

	氧化鐵	炭粉	硬質(zhì)玻璃管
反應(yīng)前質(zhì)量（g）	1.6	1	40
反應(yīng)后質(zhì)量（g）	硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量：41.88

[數(shù)據(jù)處理]生成物中碳元素和氧元素的質(zhì)量比為_____。

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]根據(jù)上述數(shù)據(jù)處理分析得出猜想_____成立。

[交流反思]請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)檢驗(yàn)硬質(zhì)玻璃管反應(yīng)后剩余的固體中有炭粉_____（寫出操作及現(xiàn)象）。

Answer 1

【答案】該氣體可能是CO2和CO的混合物 排盡裝置內(nèi)的空氣 澄清石灰水變渾濁 打開彈簧夾通入氮?dú)?/span> 熄滅酒精噴燈 1：2 3 取少量反應(yīng)后的固體于試管中，向其中加入過量的稀鹽酸，觀察到試管底部有不溶解的黑色固體剩余，則反應(yīng)后剩余固體中有炭粉（合理即可）

【解析】

炭粉和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，氧化鐵和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水。

[猜想假設(shè)] 猜想1：該氣體可能只是CO2 猜想2：該氣體可能只是CO，猜想3是CO2和CO的混合物。

[設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)]（1）加熱前向裝置中通入氮?dú)�，目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，防止反應(yīng)過程中鐵被氧氣氧化。

（2）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，猜想2不成立，則反應(yīng)后的氣體中肯定含有二氧化碳，即能觀察到試管中的澄清石灰水變渾濁。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)先打開彈簧夾通入氮?dú)�，后熄滅酒精噴燈，這樣做是防止澄清石灰水倒流至硬質(zhì)玻璃管中。

[數(shù)據(jù)處理]由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可求出反應(yīng)生成氣體的質(zhì)量為，由于炭粉過量，故氧化鐵完全反應(yīng)，參加反應(yīng)的氧化鐵中氧元素的質(zhì)量為，則生成物中碳元素的質(zhì)量為 ，故生成物中碳元素與氧元素的質(zhì)量比為。

[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]CO2中碳元素與氧元素的質(zhì)量比為 ，而實(shí)際計(jì)算結(jié)果是碳元素與氧元素的質(zhì)量比為，故反應(yīng)后的氣體成分是CO和CO2的混合物，猜想3成立。

[交流反思]驗(yàn)證反應(yīng)后剩余的固體中有炭粉的方法及現(xiàn)象是取少量反應(yīng)后的固體于試管中，向其中加入過量的稀鹽酸，觀察到試管底部有不溶解的黑色固體剩余，則反應(yīng)后剩余固體中有炭粉。