Question

9．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，請你參與他們的研究過程．
（查閱資料：氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應）
[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；
【設計實驗】
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．

【實驗步驟】
①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性．稱取3.20g、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；
④待反應結束，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測得盛有氫氧化鈉溶液的試管較反應前增加了0.88g．
步驟②中通入N₂的作用是；步驟④中通入N₂的作用是排盡裝置中的空氣．
【數(shù)據(jù)處理】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Fe₂O₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+CO₂↑+CO↑．
【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從環(huán)境保護的角度，請你提出一個實驗中需要改進的措施點燃或收集尾氣．

Answer 1

分析 根據(jù)碳還原氧化鐵生成的物質(zhì)進行分析解答；根據(jù)空氣中含有的氣體成分能與碳反應解答；根據(jù)氧化鐵和碳的生成物進行書寫反應的化學方程式，氫氧化鈉極易溶于水，而氫氧化鈣微溶于水，根據(jù)一氧化碳是有毒的氣體進行分析解答即可．

解答 解：【提出假設】③碳能與氧元素結合產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳氣體的混合物，故填：CO₂和CO；
【實驗步驟】使用氮氣能排盡裝置內(nèi)的空氣，防止碳與空氣中的氧氣反應對實驗結果造成干擾，故填：排盡裝置中的空氣；
【數(shù)據(jù)處理】稱取3.20g、2.00g碳粉混合均勻，放入48.48g的硬質(zhì)玻璃管中，冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24g，說明減少的質(zhì)量為：3.20g+2.00g+48.48g-52.24g=1.44g，盛有氫氧化鈉溶液的試管較反應前增加了0.88g，說明生成二氧化碳的質(zhì)量為0.88g，故有一氧化碳生成，因此碳與氧化鐵高溫反應生成了鐵、一氧化碳和二氧化碳，故填：Fe₂O₃+2C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+CO₂↑+CO↑；
【問題討論】①氫氧化鈉極易溶于水，能充分吸收二氧化碳，而氫氧化鈣是微溶于水，吸收二氧化碳的量少，故填：氫氧化鈣的溶解度較小，不能吸收較多的二氧化碳；
②反應中生成了一氧化碳，而一氧化碳是有毒的氣體，排放到空氣中會污染空氣，因此需要進行點燃或是收集尾氣，故填：點燃或收集尾氣．

點評 本題考查的是碳還原氧化鐵的實驗探究，完成此題，可以依據(jù)已有的知識進行．