Question

（2005?湘潭）某化學興趣小組的學生研究過量的碳粉與Fe₂O₃在高溫條件下反應的氣體產物成分．探究過程如下：
（1）提出假設：氣體產物全部是CO₂．
（2）查閱資料：a．氮氣不能與碳粉及Fe₂O₃反應．
b．高溫下可以發生下列反應：
2Fe₂O₃+3C 

高溫  .

Fe+3CO₂↑   C+CO₂

高溫  .

 2CO
（3）設計方案：將一定量氧化鐵在隔絕空氣的環境下與過量碳粉充分反應．用實驗中實際測得產生氣體的質量，與理論計算得到的CO₂的質量進行比較．
（4）實驗裝置：如圖所示．
（5）實驗操作：
①稱量數據：反應前Fe₂O₃的質量3.2g；碳粉的質量2g；玻璃管C的質量48.48g．反應后玻璃管與殘留固體共52.24g．
②加熱前先通一段時間氮氣，再夾緊彈簧夾T，點燃酒精噴燈加熱．
（6）問題分析：
①用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是

因為用酒精噴燈加熱比酒精燈能獲得更高的溫度

．
②加熱前先通一段時間氮氣的目的是

清除試管中的空氣（氧氣），防止碳粉與空氣中的氧氣發生反應

．
③理論計算：根據氧化鐵與碳粉反應的化學方程式計算3.2g氧化鐵完全反應時生成二氧化碳的質量．
④根據化學式計算CO₂中碳元素與氧元素質量比．
⑤根據實驗數據計算實驗中實際獲得氣體的質量．
（7）結論：（要求簡述獲得結論的理由）

Answer 1

分析：（6）問題分析：
①根據題中所給化學方程式所需的條件進行分析使用酒精噴燈的原因．
②根據反應物與裝置中空氣的反應進行分析．
③可直接根據化學方程式進行求解．
④根據化學式的相關計算來完成解答；
⑤根據質量守恒定律可知反應后獲得氣體的質量為前后玻璃管內物質的質量之差．
（7）結論：根據③計算的二氧化碳的質量和⑤計算所得的氣體的質量大小進行分析解答．

解答：解：解：（6）①根據查閱資料可知本題中所涉及的反應條件均為高溫，而酒精燈的火焰的溫度達不到條件，所以了獲得高溫要選酒精噴燈；
②因為反應物中碳可以在加熱條件下可以和空氣中的氧氣發生反應生成二氧化碳，影響實驗結果，所以目的就是清除試管中的空氣；
③設3.2gFe₂O₃與炭粉發生反應生成C0₂的質量為x．
2Fe₂0₃+3C

高溫  .

4Fe+3C0₂↑
320                 132
3.2g                 x

320

132

 =

3.2g

x

解得：x=1.32g
答：3.20g氧化鐵完全反應時生成CO₂的質量為1.32克；
④CO₂中C：0質量比=12：16×2=1 2：32=3：8；
⑤根據質量守恒定律可知：實驗產物中氣體質量為（48.48g+3.2g+2g）-52.24 g=1.44g；
答：實驗中實際獲得氣體的質量為1.44克．
（7）結論：因為生成的氣體質量為1.44 g，大于1.32g，故氣體產物不完全為CO₂．原假設不成立．
或者，實驗產物中氧元素質量為0.96 g
實驗產物中碳元素質量為1.44 g-0.96 g=0.48 g
實驗產物中碳元素與氧元素質量比=1：2
因為產物中碳元素與氧元素質量比為1：2，而純凈的CO₂中兩元素質量比為3：8，故產物不全是CO₂，題中假設是錯誤的．
故答案為：
（6）問題分析：
①因為用酒精噴燈加熱比酒精燈能獲得更高的溫度．
②清除試管中的空氣（氧氣），防止碳粉與空氣中的氧氣發生反應．
③1.3g．
④CO₂中C：0質量比=12：16×2=1 2：32=3：8；
⑤1.44g；
（7）結論：因為生成的氣體質量為1.44 g，遠大于1.32g，故氣體產物不完全為CO₂．原假設不成立．．
或者，實驗產物中氧元素質量為0.96g；
實驗產物中碳元素質量為1.44 g-0.96 g=0.48g；
實驗產物中碳元素與氧元素質量比=1：2；
因為產物中碳元素與氧元素質量比為1：2，而純凈的CO₂中兩元素質量比為3：8，故產物不全是CO₂，題中假設是錯誤的．

點評：本題主要是以實驗探究兼計算題的形式，給出有關的信息提示和相關數據，讓學生通過實驗探究，及根據有關的化學方程式和該物質的組成成分，進行綜合計算和判斷．