Question

19．某化學興趣小組在甲、乙兩個充滿氧氣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．該小組成員對反應后兩容器內(nèi)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四種猜想：
①只有CO        ②只有CO₂③只有O₂④CO和O₂的混合氣體
你認為上述猜想中明顯不合理的是③④（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．請你回答下列問題：

若小明的猜想成立，則裝置A中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(xiàn)象是黑色粉末變成紅色，反應的化學方程式是CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂．
（3）小芳同學對乙容器中氣體的組成提出了除上述猜想外的另一種合理猜想，她的猜想是O₂和CO₂，于是她設計了下列實驗方案驗證其猜想：
【步驟1】先加熱裝有銅絲網(wǎng)的玻璃管一段時間后，再通入乙中的氣體，觀察現(xiàn)象；
【步驟2】將乙中的氣體通入澄清石灰水，觀察現(xiàn)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先通一段時間，可以將裝置內(nèi)空氣趕出去，避免空氣中的氧氣對實驗造成干擾．
②沒有必要進行步驟2的實驗，其理由是碳在充足的氧氣中燃燒生成二氧化碳．
（4）若反應前甲、乙兩容器中碳粉與氧氣的質(zhì)量比分別表示為 （m_C/m_O2）甲和（m_C/m_O2）乙，當小明和小芳的猜想均成立時，則（m_C/m_O2）甲＞（m_C/m_O2）_乙（填“＞”、“＜”或“=”）．

Answer 1

分析 （1）碳在氧氣中充分燃燒是二氧化碳，不充分燃燒生成一氧化碳；
（2）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，一氧化碳能還原氧化鐵，根據(jù)反應物和生成物，按照書寫化學方程式的步驟完成化學方程式；
（3）從氧氣過量的角度考慮生成物，灼熱的銅能和氧氣反應生成氧化銅；
（4）氧氣的質(zhì)量一定，根據(jù)碳的多少判斷比值的大�。�

解答 解：（1）因為碳在氧氣中充分燃燒是二氧化碳，不充分燃燒生成一氧化碳；故生成物有可能是二氧化碳，一氧化碳，或二氧化碳和一氧化碳的混合物，或二氧化碳和氧氣的混合物；不可能只有氧氣，因為有碳參加了反應，也不能是一氧化碳和氧氣混合物，如果剩余這兩種氣體它們會繼續(xù)反應；故選③④；
（2）驗證一氧化碳和二氧化碳的混合氣體時，要先用石灰水檢驗二氧化碳，化學方程式為：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；再用氧化銅和石灰水檢驗一氧化碳，一氧化碳和氧化銅反應生成銅和二氧化碳，觀察到的現(xiàn)象黑色粉末變成紅色，化學方程式為：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
（3）當氧氣過量時，乙容器中的混合氣體是氧氣和二氧化碳的混合物，驗證這種組合時主要是檢驗氧氣的存在，檢驗氧氣可通過灼熱的網(wǎng)，注意開始反應時要把裝置內(nèi)的空氣排出，防止空氣中的氧氣對實驗結果造成影響；
（4）氧氣的質(zhì)量一定，甲容器中生成一氧化碳，說明氧氣量不足，說明碳多，乙容器內(nèi)氧氣有剩余，說明碳少，故（$\frac{{m}_{c}}{{m}_{{O}_{2}}}$）_甲＞（$\frac{{m}_{c}}{{m}_{{O}_{2}}}$）_乙．
故答案為：
（1）③④；
（2）CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；紅色粉末變?yōu)楹谏��?nbsp;CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
（3）氧氣和二氧化碳； 先通一段時間，可以將裝置內(nèi)空氣趕出去，避免空氣中的氧氣對實驗造成干擾； 碳在充足的氧氣中燃燒生成二氧化碳；
（4）＞．

點評 此題是對碳與氧氣反應的知識的考查，解決的關鍵是對可能組合問題的探討，然后根據(jù)不同組合的物質(zhì)的性質(zhì)進行實驗驗證，此題難度較大．