Question

【題目】小強、小明和小梅三人在學習了鐵的冶煉原理后，他們通過查找資料了解到氫氣、碳等物質(zhì)也能將鐵從氧化物中冶煉出來。小強提出問題：“碳粉與氧化鐵反應生成鐵的同時還生成了什么？”小明認為：“當然是二氧化碳。”小梅卻認為：“也可能是一氧化碳。”小強聽了他們的話，若有所思的說：“根據(jù)質(zhì)量守恒定律，你們說的都有道理，不過我倒認為也許兩者都有呢！我們不妨通過實驗來說明問題吧！”小強、小明都贊同。下面是他們的實驗設計過程，請你和他們一起對產(chǎn)物中氣體的成分進行研究，并回答有關(guān)問題。

（1）假設：反應產(chǎn)生的氣體可能全部為二氧化碳或一氧化碳，也可能兩種氣體都有

（2）查閱資料：小強查到：新鮮的雞血加入抗凝劑后再用水稀釋，此雞血遇氧氣呈鮮紅色，遇二氧化碳呈暗紅色，遇一氧化碳呈胭脂紅

（3）設計實驗：小強將一定量的氧化鐵在隔絕氧氣的條件下與碳粉反應，實驗裝置如圖1（他在實驗中進行了規(guī)范操作和細致的觀察）。

（4）現(xiàn)象與結(jié)論：如果反應產(chǎn)生的氣體全部為二氧化碳，裝置B、C中的實驗現(xiàn)象是_____；如果反應產(chǎn)生的氣體既有二氧化碳又有一氧化碳，裝置 B、C中的實驗現(xiàn)象是_____；如果反應產(chǎn)生的氣體全部為一氧化碳，裝置B、C中的實驗現(xiàn)象是_____。

（5）小梅認為此實驗裝置有不足之處，你同意小梅的看法嗎？_____（填“同意”或“不同意”）若同意，請你對該裝置進行改進，具體措施是_____。

（6）小明認為：可以將氧化鐵在隔絕氧氣的條件下與過量的碳粉完全反應，通過測定參加反應的碳元素與氧元素的質(zhì)量比確定反應產(chǎn)物中氣體的成分。他的設計裝置如圖2：

實驗操作步驟及現(xiàn)象如下：①稱取3.2克氧化鐵與2克炭粉均勻混合，放入重48.48克的玻璃管中，按上圖裝置連接 ②通一段時間純凈、干燥的氮氣 ③夾緊彈簧夾，加熱一段時間，澄清石灰水變渾 ④完全反應后，冷卻至室溫，稱得玻璃管和固體的總質(zhì)量為52.24克。⑤數(shù)據(jù)處理。根據(jù)小明的實驗結(jié)果，請你幫他計算參加反應的氧元素的質(zhì)量是_____克，碳元素的質(zhì)量是_____克。小明通過此實驗得出的結(jié)論是_____。此實驗中第②步操作的目的是_____。

Answer 1

【答案】澄清石灰水變渾濁，新鮮的雞血變?yōu)榘导t色 澄清石灰水變渾濁，新鮮的雞血變?yōu)殡僦�紅 無明顯現(xiàn)象，新鮮的雞血變?yōu)殡僦�紅 同意 通過點燃進行尾氣處理 0.96 0.48 產(chǎn)物氣體不是純的二氧化碳氣體 空氣排出，保護氣的作用，防止還原出的鐵粉被空氣中的氧氣在加熱條件下又生成氧化鐵

【解析】

碳和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，一氧化碳和氧化鐵高溫生成鐵和二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣和水，一氧化碳點燃生成二氧化碳。

(4)如果反應產(chǎn)生的氣體全部為二氧化碳，裝置B中的實驗現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，裝置C中的實驗現(xiàn)象是新鮮的雞血變?yōu)榘导t色；如果反應產(chǎn)生的氣體既有二氧化碳又有一氧化碳，裝置B中的實驗現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，裝置C中的實驗現(xiàn)象是新鮮的雞血變?yōu)殡僦�紅；如果反應產(chǎn)生的氣體全部為一氧化碳，裝置B中的實驗現(xiàn)象是無明顯現(xiàn)象，裝置C中的實驗現(xiàn)象是新鮮的雞血變?yōu)殡僦�紅。

(5)同意小梅的看法，因為一氧化碳有毒，在實驗中要進行尾氣處理。可以用點燃法或者扎一個氣球。

(6)根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，實驗產(chǎn)物中的氣體質(zhì)量為，根據(jù)氧化鐵的質(zhì)量可計算出氧化鐵中氧元素的質(zhì)量為，根據(jù)碳元素的質(zhì)量為氣體質(zhì)量減去氧元素的質(zhì)量為故參加反應的碳元素質(zhì)量為0.48g,氧元素質(zhì)量為0.96g,兩元素的質(zhì)量比為而在二氧化碳中碳氧元素的質(zhì)量比為，故不是純的二氧化碳氣體。此實驗中第②步操作的目的是空氣排出，保護氣的作用，防止還原出的鐵粉被空氣中的氧氣在加熱條件下又生成氧化鐵。