Question

【題目】某化學興趣小組做木炭還原氧化鐵的實驗時，對反應后產(chǎn)生的氣體成分進行了如下探究。

[提出問題]反應后的氣體成分是什么？

[猜想假設]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：_____。

[設計實驗]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，按照如圖所示的實驗操作連接裝置。

（1）加熱前，先通入一段時間純凈且干燥的氮氣，這樣做的目的是_____。

（2）夾緊通氮氣處的彈簧夾，加熱一段時間后，觀察到_____現(xiàn)象時，證明猜想2不成立。

（3）待反應結束后，應先_____，再_____，冷卻至室溫后，停止通入氮氣，稱量硬質(zhì)玻璃管和固體的總質(zhì)量，實驗所記錄的數(shù)據(jù)如下表。

	氧化鐵	炭粉	硬質(zhì)玻璃管
反應前質(zhì)量（g）	1.6	1	40
反應后質(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_____。

[實驗結論]根據(jù)上述數(shù)據(jù)處理分析得出猜想_____成立。

[交流反思]請設計檢驗硬質(zhì)玻璃管反應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 打開彈簧夾通入氮氣 熄滅酒精噴燈 1：2 3 取少量反應后的固體于試管中，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生成氯化鐵和水。

[猜想假設] 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。

[設計實驗]（1）加熱前向裝置中通入氮氣，目的是排盡裝置內(nèi)的空氣，防止反應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）實驗結束后應先打開彈簧夾通入氮氣，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]由實驗數(shù)據(jù)可求出反應生成氣體的質(zhì)量為，由于炭粉過量，故氧化鐵完全反應，參加反應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。

[實驗結論]CO2中碳元素與氧元素的質(zhì)量比為 ，而實際計算結果是碳元素與氧元素的質(zhì)量比為，故反應后的氣體成分是CO和CO2的混合物，猜想3成立。

[交流反思]驗證反應后剩余的固體中有炭粉的方法及現(xiàn)象是取少量反應后的固體于試管中，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，則反應后剩余固體中有炭粉。