Question

（15分）Ⅰ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。
（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）設計方案：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，測定參加反應的碳元素與氧元素的質量比。

（3）查閱資料：氮氣不與碳、氧化鐵發生反應。實驗室可以用氯化銨飽和溶液和亞硝酸鈉（NaNO₂）飽和溶液混合加熱反應制得氮氣。
①請寫出該反應的離子方程式：                                              。
②下列裝置可用于實驗室制取氮氣的是              。

（4）實驗操作及實驗現象：
①按上圖連接裝置，并檢查裝置的氣密性，稱取3．20g氧化鐵與2．00g炭粉混合均勻，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，加熱一段時間，澄清石灰水變渾濁；
④待反應結束，再通一段時間的氮氣。冷卻至室溫，稱得硬質玻璃管和固體總質量為52．24g。
（5）數據處理，經計算，參加反應的碳元素質量為0．48g，氧元素為0．96g。推斷假設       成立。該實驗中發生的化學方程式為                                         。
（6）實驗優化：根據實驗得出的結論，應對該實驗裝置進一步完善，你認為應作如何改進？                                                                       。
Ⅱ由碳的氧化物直接合成甲醇、乙醇燃料已進入工業生產。如：
反應① CO(g)+2H₂(g)  CH₃OH(g)
反應② 2CO(g)+4H₂ (g)CH₃CH₂OH (g)+H₂O (g)
某同學為了尋找合成甲醇的適宜條件[溫度、壓強、碳氫比n(CO)/n(H₂)、催化劑質量]，設計了如下對比實驗，部分實驗條件已經填在下面實驗設計表中（每次實驗，反應時間相同）。

實驗編號	T(℃)	n (CO)/n(H2)	P(MPa)	CO轉化率(%)
1	150	1/3	0．1	K^S*5U.C#
2	x	1/3	5

（1）實驗1、2的目的是探究                  對合成甲醇的影響，則x =          。
（2）若要探究溫度、壓強、碳氫比n(CO)/n(H₂)、催化劑質量對合成甲醇的影響，除實驗1、2外，至少還需進行          次對比實驗。
（3）上述合成甲醇、乙醇的兩個反應更符合綠色化學理念的是反應         （填編號），另一反應的平衡常數表達式為                     。 _K^S*5U.C#

Answer 1

Ⅰ（1）CO₂、CO的混合物（1分）
（3）NH₄⁺+NO₂^－N₂↑+2H₂O（2分）C（1分）
（5）③（2分）2C+Fe₂O₃2Fe+CO↑+CO₂↑（2分）
（6）在尾氣出口處加一點燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置（2分，其他合理答案也給分）
Ⅱ（1）壓強（1分）150（1分）（2）3（1分）
（3）①（1分）K＝（1分）

解析