Question

【题目】某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究．
（1）提出假设：①该反应的气体产物是CO2 ． ②该反应的气体产物是CO．③该反应的气体产物是设计方案如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比．

（2）查阅资料：氮气不与碳、氧化铁发生反应．实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO2）饱和溶液混合加热反应制得氮气．请写出该反应的离子方程式： ．
（3）实验步骤：①按上图连接装置，并检查装置的气密性，称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀，放入48.48g的硬质玻璃管中；
②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；
③停止通入N2后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水（足量）变浑浊；
④待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气．冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g；
⑤过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为2.00g．
步骤②、④中都分别通入N2 ， 其作用分别为
（4）数据处理：试根据实验数据分析，写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式：
（5）实验反思：学习学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善．①甲同学认为：应将澄清石灰水换成Ba（OH）2溶液，其理由是 ．
②此装置存在一定缺陷，请你指出 ．

Answer 1

【答案】
（1）CO2、CO的混合物
（2）NH +NO ?N2↑+2H2O
（3）反应前排尽装置内的空气、确保反应得到的CO2全部通过B装置
（4）Fe2O3+2C ?2Fe+CO↑+CO2↑
（5）Ba（OH）2的溶解度大于Ca（OH）2 ， 保证产生的CO2全部被装置B吸收，避免其逸出造成测定误差；没有尾气处理装置
【解析】解：（1）在还原氧化铁的反应中碳既可以被氧化生成CO，也可能被氧化生成CO2 ， 故假设③应是CO2、CO的混合物，故答案为：CO2、CO的混合物；（2）发生氧化还原反应，铵根离子与亚硝酸离子生成氮气、水，反应离子方程式为NH +NO N2↑+2H2O，故答案为：NH4++NO2﹣ N2↑+2H2O；（3）实验过程中应防止空气参与反应，所以实验前用氮气排尽装置中的空气．实验结束后，为了把生成的气体全部排出，又需要用氮气排尽生成的气体，确保反应得到的CO2全部通过B装置， 故答案为：反应前排尽装置内的空气、确保反应得到的CO2全部通过B装置；（4）根据⑤可知生成物CO2的物质的量是 =0.02mol，其质量是0.88g，根据④可知反应中生成的气体共48.48g+3.2g+2.0g﹣52.24g=1.44g，因此CO的质量是1.44g﹣0.88g=0.56g，其物质的量是 =0.02mol，即CO和CO2的体积之比是1：1，反应方程式为：Fe2O3+2C 2Fe+CO↑+CO2↑，
故答案为：Fe2O3+2C 2Fe+CO↑+CO2↑；（5）①氢氧化钙的溶解度小，吸收CO2的效果差，氢氧化钡的溶解度大，吸收CO2的效果要好，且碳酸钡的相对分子质量大于碳酸钙的，称量时误差小，
故答案为：Ba（OH）2的溶解度大于Ca（OH）2 ， 保证产生的CO2全部被装置B吸收，避免其逸出造成测定误差；
②CO有毒，因此要有尾气处理装置，故答案为：没有尾气处理装置．
（1）在还原氧化铁的反应中碳既可以被氧化生成CO，也可能被氧化生成CO2 ， 故假设③应是CO2、CO的混合物；（2）发生氧化还原反应，铵根离子与亚硝酸离子生成氮气、水；（3）防止空气参与反应，实验前用氮气排尽装置中的空气．实验结束后，确保反应得到的CO2全部通过B装置；（4）根据⑤可知生成物CO2的物质的量是 =0.02mol，其质量是0.88g，根据④可知反应中生成的气体共48.48g+3.2g+2.0g﹣52.24g=1.44g，因此CO的质量是1.44g﹣0.88g=0.56g，其物质的量是 =0.02mol，即CO和CO2的体积之比是1：1；（5）①氢氧化钙的溶解度小，吸收CO2的效果差，氢氧化钡的溶解度大，吸收CO2的效果要好，且碳酸钡的相对分子质量大于碳酸钙的，称量时误差小；
②CO有毒，因此要有尾气处理装置．