Question

某研究性学习小组对碳粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究．【提出假设】该反应的气体产物可能是CO2、

某研究性学习小组对碳粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究．【提出假设】该反应的气体产物可能是CO2、或CO、或CO2和CO的混合物．【查阅资料】氮气不与碳、氧化铁发生反应．【实验方案】设计如图所示装置，将一定量的氧化铁和炭粉在隔绝空气的条件下充分反应，来测定反应后的气体成分．【实验操作步骤】①加热，使反应物充分反应．②冷却至室温，称得固体质量为50.24g、A增重0.88g．③通一段时间纯净干燥的氮气，停止通入氮气后，夹紧弹簧夹．④按上图连接装置，并检查装置的气密性．⑤反应结束时停止加热，再缓缓通入一段时间的氮气．⑥称取51.68g氧化铁和炭粉混合物，放入硬质玻璃管中．【交流讨论】（1）写出操作步骤的正确排序______．（2）步骤③通入N2的目的是______；B中澄清石灰水的作用是______．（3）A中发生的反应的化学方程式为______．（4）可以判定反应结束的实验现象是______．（5）通过实验分析，该反应的气体产物是______，其依据是______．（6）检验反应后的固体中炭粉是否有剩余的实验步骤是：①取少量反应后的固体样品放入小烧杯；②向其中加入足量的______；③观察到______；④固体中含有剩余的炭粉．（7）硬质玻璃管中发生氧化反应的物质是_____________．

Answer 1

（1）实验操作步骤的正确排序是：④⑥③①⑤②；
（2）氮气不与碳、氧化铁发生反应．而空气中的一些气体却能反应，所以通入氮气的目的是排尽空气；B中澄清石灰水的作用是检验A是否将二氧化碳是否吸收完全．
故答案为：排尽空气；检验A是否将二氧化碳是否吸收完全；
（3）A中发生的反应的化学方程式为：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
故答案为：CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
（4）气体不再产生就是实验结束，即试管A和B中均无气泡产生；
故答案为：试管A和B中均无气泡产生；
（5）如果全部是二氧化碳，减少的反应物质量应等于A中增重（CO₂的质量），但减少的反应物质量多于A中增重（CO₂的质量），说明该反应的气体产物是CO₂和CO的混合物．
故答案为：CO₂和CO的混合物；减少的反应物质量多于A中增重（CO₂的质量）；
（6）若要检验反应后的固体中炭粉是否有剩余，可向烧杯中加入足量的稀盐酸或稀硫酸，炭粉不与酸反应，而炭与氧化铁反应的固体产物铁能与酸反应．烧杯底部有不溶解的黑色固体，说明固体中含有剩余的炭粉．
故答案为：向烧杯中加入足量的稀盐酸或稀硫酸；烧杯底部有不溶解的黑色固体；
（7）高温下，碳和一氧化碳都能与氧化铁发生反应，由（5）知，该实验反应的气体产物是CO₂和CO的混合物，所以硬质玻璃管中发生氧化反应的物质是碳和一氧化碳；故答案为：炭粉；一氧化碳．
故本题答案为：
（1）④⑥③①⑤②；
（2）排尽空气；检验A是否将二氧化碳是否吸收完全；
（3）CO₂+2NaOH═Na₂CO₃+H₂O；
（4）试管A和B中均无气泡产生；
（5）CO₂和CO的混合物；减少的反应物质量多于A中增重（CO₂的质量）；
（6）向烧杯中加入足量的稀盐酸或稀硫酸；烧杯底部有不溶解的黑色固体；
（7）炭粉；一氧化碳．