Question

16．某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進(jìn)行研究，請(qǐng)你參與他們的研究過程．
【提出假設(shè)】該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物可能是 ①CO₂    ②CO    ③CO₂和CO．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】如圖所示，將一定量的氧化鐵在隔絕空氣的條件下與過量炭粉完全反應(yīng)，測定參加反應(yīng)的碳元素與氧元素的質(zhì)量比．
【實(shí)驗(yàn)步驟】

①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性．稱取3.20g氧化鐵、2.00g碳粉混合均勻，放入48.48g的硬質(zhì)玻璃管中；②加熱前，先通一段時(shí)間純凈干燥的氮?dú)猓虎弁Ｖ雇ㄈ隢₂后，夾緊彈簧夾，加熱；④待反應(yīng)結(jié)束，再緩緩?fù)ㄈ胍欢螘r(shí)間的氮?dú)猓�冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g；⑤測得盛有氫氧化鈉溶液的試管較反應(yīng)前增加了0.88g．
步驟②中通入N₂的作用是排出裝置中的空氣，步驟④中通入N₂的作用是使反應(yīng)生成的二氧化碳完全被氫氧化鈉溶液吸收．
【數(shù)據(jù)處理】
請(qǐng)你根據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算確定氣態(tài)產(chǎn)物的成分和質(zhì)量．
【問題討論】
①用氫氧化鈉溶液作為吸收試劑，而不用澄清石灰水的原因是氫氧化鈣的溶解度較小，不能吸收較多的二氧化碳．
②若不進(jìn)行第⑤步實(shí)驗(yàn)操作，能否得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果能（填“能”或“不能”）？請(qǐng)通過計(jì)算說明理由．
③從環(huán)境保護(hù)的角度，請(qǐng)你提出一個(gè)實(shí)驗(yàn)中需要改進(jìn)的措施在尾氣導(dǎo)管口處放一個(gè)點(diǎn)燃的酒精燈（或在尾氣導(dǎo)管口處用塑料袋收集尾氣）．

Answer 1

分析 【提出假設(shè)】
該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物可能是二氧化碳，也可能是一氧化碳，也可能是一氧化碳和二氧化碳；
【實(shí)驗(yàn)步驟】
氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳，并且能和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水；
【問題討論】
氫氧化鈣的溶解度較小，因此較少的量的澄清石灰水中含有的氫氧化鈣質(zhì)量較��；
一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中會(huì)污染環(huán)境．

解答 解：【提出假設(shè)】
該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物可能是CO₂，也可能是CO，也可能是CO₂和CO．
故填：CO₂和CO．
【實(shí)驗(yàn)步驟】
步驟②中通入N₂的作用是排出裝置中的空氣；
步驟④中通入N₂的作用是使反應(yīng)生成的二氧化碳完全被氫氧化鈉溶液吸收．
故填：排出裝置中的空氣；使反應(yīng)生成的二氧化碳完全被氫氧化鈉溶液吸收．
【數(shù)據(jù)處理】
盛有氫氧化鈉溶液的試管較反應(yīng)前增加了0.88g，說明反應(yīng)生成了0.88g二氧化碳；
生成一氧化碳的質(zhì)量為：3.2g+2g+48.48-52.24g-0.88g=0.56g．
故答案為：氣態(tài)產(chǎn)物的成分是二氧化碳和一氧化碳，質(zhì)量分別是0.88g、0.56g．
【問題討論】
①用氫氧化鈉溶液作為吸收試劑，而不用澄清石灰水的原因是氫氧化鈣的溶解度較小，不能吸收較多的二氧化碳．
故填：氫氧化鈣的溶解度較小，不能吸收較多的二氧化碳．
②若不進(jìn)行第⑤步實(shí)驗(yàn)操作，也能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
在氧化鐵中，氧元素的質(zhì)量為：3.20g×$\frac{48}{160}$×100%=0.96g，
因此碳元素的質(zhì)量為：（0.88g+0.56g）-0.96g=0.48g，
設(shè)CO的質(zhì)量為x，
x×$\frac{12}{28}$×100%+（1.44g-x）×$\frac{12}{44}$×100%=0.48g，
x=0.56g，
所以二氧化碳的質(zhì)量為1.44g-0.56g=0.88g．
故填：能．
③從環(huán)境保護(hù)的角度考慮，實(shí)驗(yàn)中需要改進(jìn)的措施是：在尾氣導(dǎo)管口處放一個(gè)點(diǎn)燃的酒精燈，把一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳，或在尾氣導(dǎo)管口處用塑料袋收集尾氣，變廢為寶．
故填：在尾氣導(dǎo)管口處放一個(gè)點(diǎn)燃的酒精燈（或在尾氣導(dǎo)管口處用塑料袋收集尾氣）．

點(diǎn)評(píng) 合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，科學(xué)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，是得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論的前提，因此要學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)，為學(xué)好化學(xué)知識(shí)奠定基礎(chǔ)．