题目

题型：不详难度：来源：

某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应中气体产物的成分进行了研究。
【提出假设】 该反应中的气体产物可能是CO或者是CO₂和CO的混合物。
【查阅资料】 氮气不与碳、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠（NaNO₂）饱和溶液混合加热反应制得氮气。
【设计方案】 如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉充分反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。
 
试回答下列问题：
(1) 按上图连接装置，如何检查该装置的气密
性                                              。
(2) 广口瓶内盛放的试剂为        ，其作用
为                                     。
(3) 实验开始时，应先打开弹簧夹2一段时间后关闭，同时打开弹簧夹1；再点燃酒精喷灯，理由是
                                     ；                                            。
(4) 称取3.20 g氧化铁、2.00 g炭粉混合均匀，放入质量为48.48 g的硬质玻璃管中；待反应结束，再通一段时间的氮气。冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24 g。经进一步测定得知参加反应的氧元素质量为0.96 g。从而确认该反应的气体产物是CO₂和CO的混合物，理由是              。根据数据处理结果判断，反应产生的气体中n（CO₂）: n（CO）＝         ，
(5) 有同学根据实验得出的结论，认为应对实验装置进一步完善，你认为应作如何改进？
                                                                      。

答案

(1) 在整套装置末端接一带弯玻璃导管的乳胶管，并将玻璃导管末端放在盛有水的水槽中；用酒精灯在气体发生装置下面微热，玻璃导管末端有气泡产生；停止加热后，玻璃导管内上升一段水柱，则不漏气
(2) 浓硫酸，吸收产生的氮气中的水，获得干燥的氮气。
(3) 为了排尽整套装置中的空气；关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2将导致制氮气装置内气压升高，可能会有发生爆炸的危险。
(4) 经计算反应后的气体中碳、氧原子的物质的量之比为2∶3；1：1。
(5) 在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置

解析

该实验成功的关键是产物中的碳元素全部来自炭粉、氧元素全来自氧化铁，故要排除空气中氧气、二氧化碳对实验的干扰，需用氮气排尽装置中的空气。根据硬质玻璃管中质量的减轻和氢氧化钠溶液的增重确定产物的成分。
(1) 将末端玻璃管浸入盛有水的烧杯，酒精灯微热气体发生装置看是否有气泡冒出，这许多同学都不难想到。但若装置气密，冷却后装置内气体体积减小，玻璃导管中水柱会上升，这是许多同学容易忽略的。
(2) 气体里的水也会被氢氧化钠溶液吸收，干扰实验，故需干燥氮气。
(3) 为了排尽整套装置中的空气；关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2将导致制氮气装置内气压升高，可能会有发生爆炸的危险。
(4) 硬质玻璃管减重1.44克，而氧是0.96克，故碳是0.48克。参加反应的碳、氧原子数比为2：3，故可得出结论。令n（CO₂）= x，n（CO）=y。（x+y）： (2x+y)=2：3,x：y=1：1。
(5) 尾气中含有有毒气体CO，故需燃烧以免污染空气。