Question

已知木炭粉（假設(shè)木炭粉中不含其它雜質(zhì)）和Fe₂O₃ 在加熱條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，興趣小組同學(xué)對(duì)該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行如下探究．
（一）寫出木炭粉和Fe₂O₃反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

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（二）生成固體組成分析
（1）實(shí)驗(yàn)過程中可以觀察到有黑色固體生成，小亮認(rèn)為生成了鐵粉，但小靈卻有不同看法，理由是

 

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（2）為進(jìn)一步確定黑色固體成分，小歡將生成的固體溶于足量稀硫酸，發(fā)現(xiàn)有大量氣泡產(chǎn)生，若同時(shí)出現(xiàn)

 

的現(xiàn)象，則生成的黑色固體全部是鐵．
（三）生成氣體成分分析
【提出假設(shè)】生成氣體的可能組成有三種：
假設(shè)1：生成氣體是二氧化碳；
假設(shè)2：生成氣體是一氧化碳；
假設(shè)3：生成氣體是

 

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【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】為確定生成氣體的組成，小組同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置如圖．
（1）實(shí)驗(yàn)中通入的氣體是純凈干燥的N₂，分析不用空氣的主要理由是

 

（填序號(hào)）
A．空氣中的二氧化碳會(huì)使石灰水變渾濁
B．空氣中的氧氣會(huì)和木炭粉反應(yīng)生成CO或CO₂而干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果
C．空氣中的二氧化碳、水蒸氣會(huì)和木炭粉反應(yīng)生成CO而干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果
（2）定性研究：若實(shí)驗(yàn)過程中可以觀察到澄清石灰水變渾濁，則證明反應(yīng)生成的氣體中一定含有

 

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（3）經(jīng)過定量研究得知“假設(shè)3”是正確的，則該裝置是否合理？

 

 （填“合理”或“不合理”），請(qǐng)說明理由

 

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Answer 1

分析：氧化鐵能與碳粉在加熱的條件下生成鐵和二氧化碳，鐵粉與碳粉均為黑色固體，生成的鐵能與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，硫酸亞鐵的水溶液為淺綠色，碳粉不能與硫酸反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成的氣體由碳氧元素組成，可能是一氧化碳也可能時(shí)二氧化碳，或是二者的混合物，進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)，空氣中含有的氣體會(huì)與碳粉反應(yīng)生成二氧化碳或一氧化碳而對(duì)氣體造成干擾，故不能使用空氣，檢驗(yàn)二氧化碳使用的是澄清石灰水，一氧化碳有毒需進(jìn)行尾氣處理．

解答：解：
（一）氧化鐵能與碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，所以本題答案為：2Fe₂O₃+3C

△   .

4Fe+3CO₂↑；
（二）（1）碳粉為黑色固體，所以本題答案為：當(dāng)固體中混有沒有反應(yīng)完的碳粉時(shí)，也是黑色；
（2）鐵能與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，硫酸亞鐵的水溶液為淺綠色，碳粉不能與硫酸反應(yīng)且不溶于水，所以本題答案為：溶液變成淺綠色，沒有固體剩余；
（三）假設(shè)3：根據(jù)假設(shè)1和假設(shè)2可知?dú)怏w還可能是二者的混合氣體，所以本題答案為：生成氣體是二氧化碳和一氧化碳；
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】（1）空氣中含有的氣體會(huì)與碳粉反應(yīng)生成二氧化碳或一氧化碳而對(duì)氣體造成干擾，故不能使用空氣，所以本題答案為：BC；
（2）澄清石灰水變渾濁，說明生成的氣體中一定含有二氧化碳，CO₂；
（3）一氧化碳有毒，必須進(jìn)行尾氣處理，所以本題答案為：不合理，沒有處理尾氣．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了碳與氧化鐵反應(yīng)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)探究，完成此題，可以依據(jù)已有的知識(shí)結(jié)合題干提供的信息進(jìn)行．