Question

【題目】某研究性學習小組對過量炭粉與氧化鐵反應的氣體產物成分進行研究，請你參與他們的研究過程．
（查閱資料：氮氣不與碳、氧化鐵發生反應)
（1）【提出假設】①該反應的氣體產物是CO2
②該反應的氣體產物是CO
③該反應的氣體產物是；
（2）【設計實驗】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。

【實驗步驟】
①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性．稱取3.20g、2.00g碳粉混合均勻，放入48.48g的硬質玻璃管中；
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；
④待反應結束，再緩緩通入一段時間的氮氣．冷卻至室溫，稱得硬質玻璃管和固體總質量為52.24g；
⑤測得盛有氫氧化鈉溶液的試管較反應前增加了0.88g．
步驟②中通入N2的作用是；步驟④中通入N2的作用是 ．
（3）【數據處理】根據實驗數據分析，寫出該實驗中氧化鐵與碳發生反應的化學方程式：；
（4）【問題討論】
①用氫氧化鈉溶液作為吸收試劑，而不用澄清石灰水的原因是 ．
②從環境保護的角度，請你提出一個實驗中需要改進的措施 ．

Answer 1

【答案】
（1）CO2和CO
（2）排盡裝置中的空氣,使生成的二氧化碳全部氫氧化鈉溶液吸收
（3）Fe2O3+2C 2Fe+CO2↑+CO↑
（4）氫氧化鈣的溶解度較小,不能吸收較多的二氧化碳,點燃或收集尾氣
【解析】解：【提出假設】碳還原氧化鐵生成鐵和二氧化碳，由于碳能與二氧化碳分數還原反應生成一氧化碳，故生成的氣體可能是二氧化碳，也可能是一氧化碳，還可能是一氧化碳和二氧化碳的混合物；

【實驗步驟】先通氮氣的目的是將置換中的空氣排盡；該實驗用了氫氧化鈉吸收生成的二氧化碳，根據溶液的質量的變化計算生成的二氧化碳的質量，故反應后繼續通氮氣的目的是使生成的二氧化碳全部氫氧化鈉溶液吸收，使實驗結果更準確；

【數據處理】反應前總質量=3.20g+2.00g+48.48g=53.68g，反應后總質量為52.24g，

減少的質量=53.68g-52.24g=1.44g ，減少的質量即為生成的氣體的質量；測得盛有氫氧化鈉溶液的試管較反應前增加了0.88g，即生成的二氧化碳的質量為0.88g，故還生成了一氧化碳。反應的化學方程式表示為：Fe2O3+2C 2Fe+CO2↑+CO↑；

【問題討論】①氫氧化鈣的溶解度較小，不能吸收較多的二氧化碳；②該反應中生成了一氧化碳，一氧化碳有毒，會污染空氣，故要有尾氣處理裝置。
所以答案是：（1）CO2和CO；（2）排盡裝置中的空氣；使生成的二氧化碳全部氫氧化鈉溶液吸收；（3）Fe2O3+2C2Fe+CO2↑+CO↑；（4）氫氧化鈣的溶解度較小，不能吸收較多的二氧化碳；點燃或收集尾氣。
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解一氧化碳的毒性的相關知識，掌握有毒：吸進肺里與血液中的血紅蛋白結合，使人體缺少氧氣而中毒，以及對質量守恒定律及其應用的理解，了解①質量守恒定律只適用于化學變化，不適用于物理變化；②不參加反應的物質質量及不是生成物的物質質量不能計入“總和”中；③要考慮空氣中的物質是否參加反應或物質（如氣體）有無遺漏．