Question

某化学兴趣小组的学生研究过量的碳粉与Fe₂O₃在高温条件下反应的气体产物成分．探究过程如下：
（1）提出假设：气体产物全部是CO₂．
（2）查阅资料：a．氮气不能与碳粉及Fe₂O₃反应．
b．高温下可以发生下列反应：
2Fe₂O₃+3C Fe+3CO₂↑   C+CO₂ 2CO
（3）设计方案：将一定量氧化铁在隔绝空气的环境下与过量碳粉充分反应．用实验中实际测得产生气体的质量，与理论计算得到的CO₂的质量进行比较．
（4）实验装置：如图所示．
（5）实验操作：
①称量数据：反应前Fe₂O₃的质量3.2g；碳粉的质量2g；玻璃管C的质量48.48g．反应后玻璃管与残留固体共52.24g．
②加热前先通一段时间氮气，再夹紧弹簧夹T，点燃酒精喷灯加热．
（6）问题分析：
①用酒精喷灯而不用酒精灯的目的是______．
②加热前先通一段时间氮气的目的是______．
③理论计算：根据氧化铁与碳粉反应的化学方程式计算3.2g氧化铁完全反应时生成二氧化碳的质量．
④根据化学式计算CO₂中碳元素与氧元素质量比．
⑤根据实验数据计算实验中实际获得气体的质量．
（7）结论：（要求简述获得结论的理由）

Answer

（6）问题分析：
①根据题中所给化学方程式所需的条件进行分析使用酒精喷灯的原因．
②根据反应物与装置中空气的反应进行分析．
③可直接根据化学方程式进行求解．
④根据化学式的相关计算来完成解答；
⑤根据质量守恒定律可知反应后获得气体的质量为前后玻璃管内物质的质量之差．
（7）结论：根据③计算的二氧化碳的质量和⑤计算所得的气体的质量大小进行分析解答．
【解析】
【解析】
（6）①根据查阅资料可知本题中所涉及的反应条件均为高温，而酒精灯的火焰的温度达不到条件，所以了获得高温要选酒精喷灯；
②因为反应物中碳可以在加热条件下可以和空气中的氧气发生反应生成二氧化碳，影响实验结果，所以目的就是清除试管中的空气；
③设3.2gFe2O3与炭粉发生反应生成C02的质量为x．
2Fe23+3C4Fe+3C02↑
320                 132
3.2g                 x

解得：x=1.32g
答：3.20g氧化铁完全反应时生成CO2的质量为1.32克；
④CO2中C：0质量比=12：16×2=1 2：32=3：8；
⑤根据质量守恒定律可知：实验产物中气体质量为（48.48g+3.2g+2g）-52.24 g=1.44g；
答：实验中实际获得气体的质量为1.44克．
（7）结论：因为生成的气体质量为1.44 g，大于1.32g，故气体产物不完全为CO2．原假设不成立．
或者，实验产物中氧元素质量为0.96 g
实验产物中碳元素质量为1.44 g-0.96 g=0.48 g
实验产物中碳元素与氧元素质量比=1：2
因为产物中碳元素与氧元素质量比为1：2，而纯净的CO2中两元素质量比为3：8，故产物不全是CO2，题中假设是错误的．
故答案为：
（6）问题分析：
①因为用酒精喷灯加热比酒精灯能获得更高的温度．
②清除试管中的空气（氧气），防止碳粉与空气中的氧气发生反应．
③1.3g．
④CO2中C：0质量比=12：16×2=1 2：32=3：8；
⑤1.44g；
（7）结论：因为生成的气体质量为1.44 g，远大于1.32g，故气体产物不完全为CO2．原假设不成立．．
或者，实验产物中氧元素质量为0.96g；
实验产物中碳元素质量为1.44 g-0.96 g=0.48g；
实验产物中碳元素与氧元素质量比=1：2；
因为产物中碳元素与氧元素质量比为1：2，而纯净的CO2中两元素质量比为3：8，故产物不全是CO2，题中假设是错误的．