Question

3．在甲、乙兩個充滿O₂的密閉容器中各加入一定量的碳粉，在高溫條件下使其充分反應，待反應結束后，兩個容器中的碳粉都已完全消失．某化學研究性小組成員對兩容器中反應后的氣體進行如下探究：
（1）小紅同學對甲容器中氣體的組成提出如下三種猜想：
A．只有CO₂　　　 B．　只有CO　　 C．CO和O₂混合氣體
你認為上述猜想中明顯不合理的有C（填序號）．
（2）小明同學認為甲容器中的氣體還可能是CO和CO₂的混合氣體，為了驗證自己的猜想，他準備按如圖所示裝置進行探究．

請回答：
①裝置D中濃硫酸的作用是干燥氣體．
②若小明的猜想成立，則裝置A中的實驗現象是澄清石灰水變渾濁，反應的化學方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，裝置E玻璃管中的實驗現象是紅色粉末變成黑色，反應的化學方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（3）小芳同學認為乙容器中氣體的成分除了小紅同學對甲容器氣體可能的成分猜想外，還可能是CO₂和O₂，于是設計了下列實驗方案驗證其猜想：
【步驟l】先加熱裝有銅絲網的玻璃管一段時間后，再通入乙中的氣體，觀察現象．
【步驟2】將乙中的氣體通入澄清石灰水中，觀察現象．
指導老師在分析其實驗方案后，指出了其中存在的錯誤或不足．
①步驟1應先通入乙中氣體一段時間后方可加熱．你認為這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾．
②沒有必要進行步驟2的實驗，其理由是碳在氧氣充足的情況下燃燒產物為二氧化碳（或氧氣剩余，碳粉燃燒的產物為二氧化碳）．

Answer 1

分析 （1）氧氣足量時，碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳；氧氣不足時，碳和氧氣反應生成一氧化碳；高溫條件下，碳和二氧化碳反應能生成一氧化碳；
（2）濃硫酸具有吸水性，可以用來干燥某些氣體；二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應生成鐵和二氧化碳；
空氣中含有氧氣，加熱條件下，銅能和氧氣反應生成氧化銅

解答 解：（1）碳和氧氣反應時，如果氧氣有剩余，則還應該含有二氧化碳氣體，因此不可能只有氧氣和一氧化碳，故C錯誤；
（2）①裝置D中濃硫酸的作用是干燥氣體；
②若小明的猜想成立，則裝置A中的實驗現象是澄清石灰水變渾濁，反應的化學方程式是：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
裝置C玻璃管中的實驗現象是紅色粉末變成黑色，反應的化學方程式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：干燥氣體；澄清石灰水變渾濁；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；紅色粉末變成黑色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（3）如果氧氣過量，則乙容器中氣體的組成是CO₂和O₂的混合氣體；
①步驟1應先通入乙中氣體一段時間后方可加熱，這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾；
②沒有必要進行步驟2的實驗，其理由是碳在氧氣充足的情況下燃燒產物為二氧化碳．
答案：
（1）C；
（2）①干燥氣體；  ②澄清石灰水變渾濁； CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；紅棕色粉末變成黑色；   Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（3）①排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾；
②碳在氧氣充足的情況下燃燒產物為二氧化碳（或氧氣剩余，碳粉燃燒的產物為二氧化碳）

點評 合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，因此要學會設計實驗、進行實驗、分析實驗，為學好化學知識奠定基礎．