Question

20．某化學(xué)興趣小組的學(xué)生研究過量的炭粉與Fe₂O₃在高溫條件下反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分．探究過程如下：
（1）提出假設(shè)：氣體產(chǎn)物全部是C0₂．
（2）查閱資料：a．氮?dú)獠荒芘c炭粉及Fe₂O₃反應(yīng)．
b．高溫下可以發(fā)生下列反應(yīng)：
2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑  
C+C0₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO
（3）設(shè)計方案：將一定量氧化鐵在隔絕空氣的環(huán)境下與過量炭粉充分反應(yīng)．用實(shí)驗(yàn)中實(shí)際測得產(chǎn)生氣體的質(zhì)量，與理論計算得到的CO₂的質(zhì)量進(jìn)行比較．
（4）實(shí)驗(yàn)裝置：如圖所示．
（5）實(shí)驗(yàn)操作：
①稱量：反應(yīng)前Fe₂O₃的質(zhì)量3.20g；炭粉的質(zhì)量2.00g；玻璃管C的質(zhì)量48.48g．反應(yīng)后玻璃管與殘留固體共52.24g．
②加熱前先通一段時間氮?dú)猓�再夾緊彈簧夾T，點(diǎn)燃酒精噴燈加熱．
（6）問題分析：
①用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是獲得高溫．
②加熱前先通一段時間氮?dú)獾哪康氖乔宄�試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)．
③根據(jù)題意B試管中應(yīng)加入的試液是氫氧化鈉溶液或足量的氫氧化鈣溶液．
④理論計算：若氧化鐵與炭粉反應(yīng)的氣體產(chǎn)物全部是C0₂，求3.2g氧化鐵完全反應(yīng)時生成CO₂的質(zhì)量（Fe-56  O-16  C-12）．1.32g
⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計算實(shí)驗(yàn)中實(shí)際獲得氣體的質(zhì)量1.44g．
（7）結(jié)論：（要求簡述獲得結(jié)論的理由）因?yàn)樯�成的氣體質(zhì)量為1.44g＞1.32g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂，實(shí)際是C0₂和C0的混合物，原假設(shè)不能成立．

Answer 1

分析 （6）①根據(jù)題中所給化學(xué)方程式所需的條件進(jìn)行分析使用酒精噴燈的原因．
②根據(jù)反應(yīng)物與裝置中空氣的反應(yīng)進(jìn)行分析．
③根據(jù)二氧化碳的性質(zhì)來分析．
④可直接根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行求解．
⑤根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知反應(yīng)后獲得氣體的質(zhì)量為前后玻璃管內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量之差．
（7）根據(jù)③問計算的二氧化碳的質(zhì)量和④問計算所得的氣體的質(zhì)量大小進(jìn)行分析解答

解答 解：（1）①根據(jù)反應(yīng)的反應(yīng)條件為高溫，可知選酒精噴燈是為了獲得高溫．故答案為：獲得高溫；
②因?yàn)榉磻?yīng)物中碳可以在加熱條件下可以和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，所以目的就是清除試管中的空氣．
故答案為：清除試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)；
③該試劑需將生成的二氧化碳完全吸收，故是堿溶液，故填：氫氧化鈉溶液或足量的氫氧化鈣溶液；
④設(shè)3.20gFe₂O₃與炭粉發(fā)生反應(yīng)生成C0₂的質(zhì)量為x
2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3C0₂↑
320                132
3.2 g               x
$\frac{320}{132}=\frac{3.2g}{x}$
解之得：x=1.32g
答：3.20g氧化鐵完全反應(yīng)時生成CO₂的質(zhì)量為1.32g；
故填：1.32 g；
⑤根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物中氣體質(zhì)量為（48.48g+3.20g+2.00g）-52.24 g=1.44g；
故填：1.44 g；
（7）因?yàn)樯�成的氣體質(zhì)量為1.44 g＞1.32 g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂，實(shí)際是C0₂和C0的混合物，原假設(shè)不能成立；故填：因?yàn)樯�成的氣體質(zhì)量為1.44 g＞1.32 g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂，實(shí)際是C0₂和C0的混合物，原假設(shè)不能成立．

點(diǎn)評 本題主要是以實(shí)驗(yàn)探究兼計算題的形式，給出有關(guān)的信息提示和相關(guān)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究，及根據(jù)有關(guān)的化學(xué)方程式和該物質(zhì)的組成成分，進(jìn)行綜合計算和判斷．