Question

【題目】某化學興趣小組做木炭還原氧化鐵的實驗時，對反應后產生的氣體成分進行了如下探究。

[提出問題]反應后的氣體成分是什么？

[猜想假設]猜想1：該氣體可能只是CO2猜想2：該氣體可能只是CO

猜想3：_____。

[設計實驗]稱取一定量的氧化鐵和過量炭粉，在隔絕氧氣的條件下完全反應，按照如圖所示的實驗操作連接裝置。

（1）加熱前，先通入一段時間純凈且干燥的氮氣，這樣做的目的是_____。

（2）夾緊通氮氣處的彈簧夾，加熱一段時間后，觀察到_____現象時，證明猜想2不成立。

（3）待反應結束后，應先_____，再_____，冷卻至室溫后，停止通入氮氣，稱量硬質玻璃管和固體的總質量，實驗所記錄的數據如下表。

	氧化鐵	炭粉	硬質玻璃管
反應前質量（g）	1.6	1	40
反應后質量（g）	硬質玻璃管和固體總質量：41.88

[數據處理]生成物中碳元素和氧元素的質量比為_____。

[實驗結論]根據上述數據處理分析得出猜想_____成立。

[交流反思]請設計檢驗硬質玻璃管反應后剩余的固體中有炭粉_____（寫出操作及現象）。

Answer 1

【答案】該氣體可能是CO2和CO的混合物 排盡裝置內的空氣 澄清石灰水變渾濁 打開彈簧夾通入氮氣 熄滅酒精噴燈 1：2 3 取少量反應后的固體于試管中，向其中加入過量的稀鹽酸，觀察到試管底部有不溶解的黑色固體剩余，則反應后剩余固體中有炭粉（合理即可）

【解析】

炭粉和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，氧化鐵和稀鹽酸反應生成氯化鐵和水。

[猜想假設] 猜想1：該氣體可能只是CO2 猜想2：該氣體可能只是CO，猜想3是CO2和CO的混合物。

[設計實驗]（1）加熱前向裝置中通入氮氣，目的是排盡裝置內的空氣，防止反應過程中鐵被氧氣氧化。

（2）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，猜想2不成立，則反應后的氣體中肯定含有二氧化碳，即能觀察到試管中的澄清石灰水變渾濁。

（3）實驗結束后應先打開彈簧夾通入氮氣，后熄滅酒精噴燈，這樣做是防止澄清石灰水倒流至硬質玻璃管中。

[數據處理]由實驗數據可求出反應生成氣體的質量為，由于炭粉過量，故氧化鐵完全反應，參加反應的氧化鐵中氧元素的質量為，則生成物中碳元素的質量為 ，故生成物中碳元素與氧元素的質量比為。

[實驗結論]CO2中碳元素與氧元素的質量比為 ，而實際計算結果是碳元素與氧元素的質量比為，故反應后的氣體成分是CO和CO2的混合物，猜想3成立。

[交流反思]驗證反應后剩余的固體中有炭粉的方法及現象是取少量反應后的固體于試管中，向其中加入過量的稀鹽酸，觀察到試管底部有不溶解的黑色固體剩余，則反應后剩余固體中有炭粉。