Question

（15分）Ⅰ某研究性學習小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進行研究。
（1）提出假設(shè)：①該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO₂。②該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO。③該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是                  
（2）設(shè)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(yīng)，測定參加反應(yīng)的碳元素與氧元素的質(zhì)量比。

（3）查閱資料：氮氣不與碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)。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(yīng)制得氮氣。
①請寫出該反應(yīng)的離子方程式：                                              。
②下列裝置可用于實驗室制取氮氣的是              。

（4）實驗操作及實驗現(xiàn)象：
①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性，稱取3．20g氧化鐵與2．00g炭粉混合均勻，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，澄清石灰水變渾濁；
④待反應(yīng)結(jié)束，再通一段時間的氮氣。冷卻至室溫，稱得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52．24g。
（5）數(shù)據(jù)處理，經(jīng)計算，參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為0．48g，氧元素為0．96g。推斷假設(shè)       成立。該實驗中發(fā)生的化學方程式為                                         。
（6）實驗優(yōu)化：根據(jù)實驗得出的結(jié)論，應(yīng)對該實驗裝置進一步完善，你認為應(yīng)作如何改進？                                                                       。
Ⅱ由碳的氧化物直接合成甲醇、乙醇燃料已進入工業(yè)生產(chǎn)。如：
反應(yīng)① CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)
反應(yīng)② 2CO(g)+4H₂ (g)CH₃CH₂OH (g)+H₂O (g)
某同學為了尋找合成甲醇的適宜條件[溫度、壓強、碳氫比n(CO)/n(H₂)、催化劑質(zhì)量]，設(shè)計了如下對比實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設(shè)計表中（每次實驗，反應(yīng)時間相同）。

實驗編號	T(℃)	n (CO)/n(H2)	P(MPa)	CO轉(zhuǎn)化率(%)
1	150	1/3	0．1	K^S*5U.C#
2	x	1/3	5

（1）實驗1、2的目的是探究                  對合成甲醇的影響，則x =          。
（2）若要探究溫度、壓強、碳氫比n(CO)/n(H₂)、催化劑質(zhì)量對合成甲醇的影響，除實驗1、2外，至少還需進行          次對比實驗。
（3）上述合成甲醇、乙醇的兩個反應(yīng)更符合綠色化學理念的是反應(yīng)         （填編號），另一反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式為                     。 _K^S*5U.C#

Answer 1

Ⅰ（1）CO₂、CO的混合物（1分）
（3）NH₄⁺+NO₂^－N₂↑+2H₂O（2分）C（1分）
（5）③（2分）2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑（2分）
（6）在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置（2分，其他合理答案也給分）
Ⅱ（1）壓強（1分）150（1分）（2）3（1分）
（3）①（1分）K＝（1分）

解析