Question

【題目】某研究性學習小組對過量炭粉與氧化鐵反應的氣體產(chǎn)物成分進行研究．
（1）提出假設
①該反應的氣體產(chǎn)物是CO2 ．
②該反應的氣體產(chǎn)物是CO．
③該反應的氣體產(chǎn)物是 ．
（2）設計方案
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，測定參加反應的碳元素與氧元素的質(zhì)量比．

查閱資料
氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應．實驗室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱反應制得氮氣．請寫出該反應的離子方程式： ．
（3）實驗步驟
①按圖連接裝置，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，先通一段時間純凈干燥的氮氣；
③停止通入N2后，夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水（足量）變渾濁；
④待反應結(jié)束，再緩緩通入一段時間的氮氣．冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g；
⑤過濾出石灰水中的沉淀，洗滌、烘干后稱得質(zhì)量為2.00g．
步驟②、④中都分別通入N2 ， 其作用分別為 ．
（4）數(shù)據(jù)處理
試根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，寫出該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應的化學方程式： ．
（5）實驗優(yōu)化
學習小組有同學認為應對實驗裝置進一步完善．
①甲同學認為：應將澄清石灰水換成Ba（OH）2溶液，其理由是 ．
②從環(huán)境保護的角度，請你再提出一個優(yōu)化方案將此實驗裝置進一步完善： ．

Answer 1

【答案】
（1）CO2、CO的混合物
（2）NH4++NO2﹣ N2↑+2H2O
（3）步驟②中是為了排盡空氣；步驟④是為了趕出所有的CO2 ， 確保完全吸收
（4）2C+Fe2O3 2Fe+CO↑+CO2↑
（5）氫氧化鋇的溶解度大，濃度大，使二氧化碳被吸收的更完全；在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置
【解析】解：（1.）①該反應的氣體產(chǎn)物是CO2 ． ②該反應的氣體產(chǎn)物是CO．③該反應的氣體產(chǎn)物是二氧化碳和一氧化碳的混合氣體，故答案為：CO2、CO的混合物；
（2.）氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱反應時，能生成氮氣、氯化鈉和水，化學方程式為：NaNO2+NH4Cl N2↑+NaCl+2H20，離子方程式為：NH4++NO2﹣ N2↑+2H2O，故答案為：NH4++NO2﹣ N2↑+2H2O；
（3.）步驟②、④中都分別通入N2 ， 其作用分別為：排盡裝置中的空氣，使生成的二氧化碳全部被石灰水吸收．故答案為：排盡裝置中的空氣；使生成的二氧化碳全部被石灰水吸收；
（4.）生成氣體的質(zhì)量為：3.20g+2.00g+48.48g﹣52.4g=1.28g，
設二氧化碳的質(zhì)量為X，
Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O，
44 100
X 2.00g
X=0.88g，生成氣體的質(zhì)量與二氧化碳的質(zhì)量之差就是生成的一氧化碳的質(zhì)量，一氧化碳的質(zhì)量為：1.28g﹣0.88g=0.4g；根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應生成鐵、一氧化碳和二氧化碳，反應的化學方程式為：Fe2O3+2C 2Fe+CO2↑+CO↑．
故答案為：Fe2O3+2C 2Fe+CO2↑+CO↑；
（5.）①甲同學認為：應將澄清石灰水換成Ba（OH）2溶液，其理由是氫氧化鋇易溶于水，溶解度大，濃度大可以吸收更多的二氧化碳．故答案為：氫氧化鋇的溶解度大，濃度大，使二氧化碳被吸收的更完全；②從環(huán)境保護的角度，應該對尾氣進行處理，方法是點燃或收集尾氣，具體操作為：在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置，故答案為：在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置．
（1）反應產(chǎn)物可能是二氧化碳或一氧化碳，或二氧化碳和一氧化碳；（3）用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO2）飽和溶液混合加熱反應制得氮氣、氯化鈉和水，根據(jù)反應物、生成物及其質(zhì)量守恒定律可以書寫化學方程式；（4）空氣中含有二氧化碳，分別通入N2 ， 其作用分別為：排盡裝置中的空氣，使生成的二氧化碳全部被石灰水吸收；（5）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析可知，該實驗中氧化鐵與碳發(fā)生反應生成了鐵、一氧化碳和二氧化碳；（6）氫氧化鋇比氫氧化鈣更易溶于水，尾氣擴散到空氣中會污染環(huán)境，需要尾氣處理．