Question

某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究．
（1）提出假设：①气体产物是CO₂．
②气体产物是CO．
③气体产物是______．
（2）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完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比．

（3）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，该反应的离子方程式：______ N₂↑+2H₂O

Answer

（1）过量炭粉与氧化铁反应的气体产物可能有：①CO、②CO2、③CO2、CO的混合物三种情况；
（3）根据反应物和生成物，结合质量守恒书写反应的离子方程式；
（4）如果不排尽空气，那么空气中的氧气会与炭粉反应影响反应后生成气体的组成；
（5）根据质量守恒判断气体的组成，根据质量关系计算气体的物质的量之间的关系，进而书写化学方程式．
【解析】
（1）过量炭粉与氧化铁反应的气体产物可能有：①CO、②CO2、③CO2、CO的混合物，故答案为：CO2、CO的混合物；
（3）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，反应物有NH4Cl和NaNO2，生成物为N2，根据质量守恒还应用水，则反应的化学方程式为
NH4++NO2-N2↑+2H2O，故答案为：NH4++NO2-N2↑+2H2O；
（4）如果不排尽空气，那么空气中的氧气会与炭粉反应影响反应后生成气体的组成，所以利用稳定的氮气排空气，最后确保完全吸收，反应后还要赶出所有的CO2，
故答案为：步骤②中是为了排尽空气；步骤④是为了赶出所有的CO2，确保完全吸收；
（5）3.20g氧化铁的物质的量为=0.02mol，
澄清石灰水变浑浊，说明有CO2气体生成，
则n（CO2）=n（CaCO3）==0.02mol，m（CO2）=0.02mol×44g/mol=0.88g，
反应后硬质玻璃管和固体总质量变化为：3.20g+2.0g+48.48g-52.24g=1.44g
因0.88g＜1.44g，
则生成其气体为CO2、CO的混合物，
设混合气体中含有ymolCO，
则0.88g+28yg=1.44g，
y=0.02mol，
所以CO、CO2的混合气体物质的量比为1：1，所以方程式为 2C+Fe2O32Fe+CO↑+CO2↑．
故答案为：③；2C+Fe2O32Fe+CO↑+CO2↑．