Question

【題目】某化學興趣小組的同學探究過量的炭粉與Fe2O3在高溫條件下反應的氣體產物成分。探究過程如下:

（提出假設）氣體產物是CO2。

（查閱資料）①氮氣不能與炭粉及Fe2O3反應。

②高溫下可以發生下列反應:

（設計方案）將一定量Fe2O3在隔絕空氣的環境下與過量炭粉充分反應，用實驗中測得的有關物質的質量，進行分析、判斷。

（進行實驗）用如圖所示裝置進行實驗。首先稱得玻璃管C的質量為48.48 g，再稱取2.40 g Fe2O3和1.50 g炭粉，加到玻璃管C中。連接好裝置，通一段時間氮氣，再夾緊彈簧夾T，點燃酒精噴燈加熱。待玻璃管C中固體質量不再變化時，稱得玻璃管C與殘留固體共51.30 g。

（問題分析）

（1）用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是___________。

（2）加熱前先通一段時間氮氣的目的是___________。

（3）尾氣處理的方法是___________。

（4）若Fe2O3與炭粉反應的氣體產物全部是CO2. 求2.40 g Fe2O3完全反應時生成CO2的質量________。(寫出計算過程)

（5）根據實驗數據計算，實驗中實際獲得氣體質量為________。

（6）結論:原假設_________(填“能”或“不能”)成立，理由是__________。

Answer 1

【答案】獲取反應所需的高溫條件 排出試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發生反應 點燃或者收集 0.99g 1.08g 不能 生成的氣體質量為1.08 g，大于0.99 g，故氣體產物不完全為CO2，實際是CO2和CO的混合物

【解析】

炭粉和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，由質量守恒定律可知，反應物的總質量等于生成物的總質量，減少的為生成的氣體的質量。

（1）炭粉和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，可知選酒精噴燈是為了獲得高溫，故用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是獲取反應所需的高溫條件。

（2）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，故加熱前先通一段時間氮氣的目的是清除試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發生反應。

（3）碳不完全燃燒生成一氧化碳，一氧化碳在氧氣中點燃生成二氧化碳，故尾氣處理的方法是點燃除去。

（4）設2.40 g Fe2O3完全反應時生成CO2的質量為x

故2.40 g Fe2O3完全反應時生成CO2的質量為0.99g。

（5）根據質量守恒定律可知：實驗產物中實際生成的氣體質量為。

（6）生成的氣體質量為1.08 g，大于0.99 g，故氣體產物不完全為CO2，實際是CO2和CO的混合物，原假設不能成立。