Question

某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)過(guò)量炭粉與氧化鐵反應(yīng)中氣體產(chǎn)物的成分進(jìn)行了研究。

【提出假設(shè)】  該反應(yīng)中的氣體產(chǎn)物可能是CO或者是CO₂和CO的混合物。

【查閱資料】  氮?dú)獠慌c碳、氧化鐵發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)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(yīng)制得氮?dú)狻?

【設(shè)計(jì)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(guò)量炭粉充分反應(yīng)，測(cè)定參加反應(yīng)的碳元素與氧元素的質(zhì)量比。

 

試回答下列問(wèn)題：

(1) 按上圖連接裝置，如何檢查該裝置的氣密

性                                               。

(2) 廣口瓶?jī)?nèi)盛放的試劑為         ，其作用

為                                      。

(3) 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，應(yīng)先打開(kāi)彈簧夾2一段時(shí)間后關(guān)閉，同時(shí)打開(kāi)彈簧夾1；再點(diǎn)燃酒精噴燈，理由是

                                      ；                                             。

(4) 稱(chēng)取3.20 g氧化鐵、2.00 g炭粉混合均勻，放入質(zhì)量為48.48 g的硬質(zhì)玻璃管中；待反應(yīng)結(jié)束，再通一段時(shí)間的氮?dú)�。冷卻至室溫，稱(chēng)得硬質(zhì)玻璃管和固體總質(zhì)量為52.24 g。經(jīng)進(jìn)一步測(cè)定得知參加反應(yīng)的氧元素質(zhì)量為0.96 g。從而確認(rèn)該反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是CO₂和CO的混合物，理由是               。根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果判斷，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中n（CO₂）:  n（CO）＝          ，

(5) 有同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，認(rèn)為應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)一步完善，你認(rèn)為應(yīng)作如何改進(jìn)？

                                                                       。

Answer 1

(1) 在整套裝置末端接一帶彎玻璃導(dǎo)管的乳膠管，并將玻璃導(dǎo)管末端放在盛有水的水槽中；用酒精燈在氣體發(fā)生裝置下面微熱，玻璃導(dǎo)管末端有氣泡產(chǎn)生；停止加熱后，玻璃導(dǎo)管內(nèi)上升一段水柱，則不漏氣

(2) 濃硫酸，吸收產(chǎn)生的氮?dú)庵械乃�，獲得干燥的氮?dú)狻?/p>

(3) 為了排盡整套裝置中的空氣；關(guān)閉彈簧夾1，打開(kāi)彈簧夾2將導(dǎo)致制氮?dú)庋b置內(nèi)氣壓升高，可能會(huì)有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

(4) 經(jīng)計(jì)算反應(yīng)后的氣體中碳、氧原子的物質(zhì)的量之比為2∶3；1：1。

(5) 在尾氣出口處加一點(diǎn)燃的酒精燈或增加一尾氣處理裝置

解析:

該實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是產(chǎn)物中的碳元素全部來(lái)自炭粉、氧元素全來(lái)自氧化鐵，故要排除空氣中氧氣、二氧化碳對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾，需用氮?dú)馀疟M裝置中的空氣。根據(jù)硬質(zhì)玻璃管中質(zhì)量的減輕和氫氧化鈉溶液的增重確定產(chǎn)物的成分。

 (1) 將末端玻璃管浸入盛有水的燒杯，酒精燈微熱氣體發(fā)生裝置看是否有氣泡冒出，這許多同學(xué)都不難想到。但若裝置氣密，冷卻后裝置內(nèi)氣體體積減小，玻璃導(dǎo)管中水柱會(huì)上升，這是許多同學(xué)容易忽略的。

 (2) 氣體里的水也會(huì)被氫氧化鈉溶液吸收，干擾實(shí)驗(yàn)，故需干燥氮?dú)狻?

 (3) 為了排盡整套裝置中的空氣；關(guān)閉彈簧夾1，打開(kāi)彈簧夾2將導(dǎo)致制氮?dú)庋b置內(nèi)氣壓升高，可能會(huì)有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

 (4) 硬質(zhì)玻璃管減重1.44克，而氧是0.96克，故碳是0.48克。參加反應(yīng)的碳、氧原子數(shù)比為2：3，故可得出結(jié)論。令n（CO₂）= x，n（CO）=y。（x+y）： (2x+y)=2：3,x：y=1：1。

 (5) 尾氣中含有有毒氣體CO，故需燃燒以免污染空氣。