Question

（2009?泰安模擬）某研究性學(xué)習(xí)小組對過量炭粉與氧化鐵反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分進(jìn)行研究．
（1）提出假設(shè)：該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物全部是二氧化碳．
（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．請寫出該反應(yīng)的離子方程式

NH₄⁺+NO₂^-=N₂↑+2H₂O

．
（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，然后冷卻至室溫，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，氧元素質(zhì)量為0.96g．得出原假設(shè)不成立，理由是

反應(yīng)后的氣體中碳、氧原子的物質(zhì)的量之比為2：3，與二氧化碳中碳、氧原子的物質(zhì)的量比不相符

．
（6）得出結(jié)論：根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果判斷，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是，該實驗中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

CO和CO₂；2C+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+CO↑+CO₂↑

．
（7）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(jìn)一步完善，請你從下圖所示裝置中選取必要裝置，對實驗加以改進(jìn)

在原裝置最后連接上C裝置

．

Answer 1

分析：（3）根據(jù)題意信息：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)制得氮氣來寫化學(xué)方程式；
（5）根據(jù)參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為0.48g，氧元素質(zhì)量為0.96g來計算碳、氧原子的物質(zhì)的量之比；
（6）焦炭在高溫下可以和氧化鐵反應(yīng)置換出金屬鐵；
（7）一氧化碳有毒可以通過點燃來進(jìn)行尾氣處理．

解答：解：（3）氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO₂）飽和溶液混合加熱發(fā)生的反應(yīng)為：NH₄⁺+NO₂^-=N₂↑+2H₂O，
故答案為：NH₄⁺+NO₂^-=N₂↑+2H₂O；
（5）根據(jù)參加反應(yīng)的碳元素質(zhì)量為0.48g，氧元素質(zhì)量為0.96g，則反應(yīng)后的氣體中碳、氧原子的物質(zhì)的量之比=

0.48g

12g/mol

：

0.96g

16g/mol

=2：3，與二氧化碳中碳、氧原子的物質(zhì)的量比不相符，
故答案為：反應(yīng)后的氣體中碳、氧原子的物質(zhì)的量之比為2：3，與二氧化碳中碳、氧原子的物質(zhì)的量比不相符；
（6）反應(yīng)后的氣體中碳、氧原子的物質(zhì)的量之比為2：3，則所的氣體是CO和CO₂，
方程式為：2C+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+CO↑+CO₂↑，故答案為：CO和CO₂； 2C+Fe₂O₃

高溫  .

2Fe+CO↑+CO₂↑；
（7）一氧化碳有毒可以通過點燃來進(jìn)行尾氣處理，可以在原裝置最后連接上C裝置，
故答案為：在原裝置最后連接上C裝置．

點評：本題是一道綜合型的實驗知識題目，考查學(xué)生分析和解決問題的能力，難度較大．