Question

4．某化學(xué)興趣小組在一個充滿O₂的密閉容器中加入一定量的碳粉，在高溫條件下使其充分反應(yīng)，待反應(yīng)結(jié)束后，容器中的碳粉已全部消失．該小組成員對容器中反應(yīng)后的氣體進行如下探究：
【提示】①CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；②濃硫酸能吸水．
【知識回顧】碳充分燃燒和不充分燃燒的產(chǎn)物是不同的，寫出碳不充分燃燒的化學(xué)方程式2C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO．
【提出猜想】（1）小紅對容器中氣體的組成提出如下四種猜想：
A．C和CO        B．只有CO         C．CO和O₂的混合氣體           D．只有CO₂
你認為上述猜想中明顯不合理的有AC（填字母）．
（2）小明認為容器中的氣體還可能是CO和CO₂的混合氣體；小強認為容器中的氣體還可能是O₂和CO₂的混合氣體．
【實驗探究1】小明為了驗證自己的猜想，按如圖所示裝置進行探究．

請回答下列問題：
（1）裝置B中NaOH溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳．
（2）若小明的猜想成立，則裝置A中的實驗現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，裝置D玻璃管中的實驗現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【實驗探究2】小強把小明實驗中的氧化鐵換成了銅絲網(wǎng)，并去掉E裝置驗證其猜想．若小強的猜想成立，則裝置D中的實驗現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色．
【反思交流】有同學(xué)認為，小強應(yīng)先通入容器中氣體一段時間后方可加熱，你認為這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾．
【拓展延伸】若反應(yīng)前容器中碳粉的質(zhì)量為6g且小明的猜想成立，則容器中氧氣質(zhì)量的取值范圍是大于8g，且小于16g．

Answer 1

分析 【知識回顧】碳不充分燃燒生成一氧化碳；
【提出猜想】氧氣足量時，碳在氧氣中燃燒生成二氧化碳；氧氣不足時，碳和氧氣反應(yīng)生成一氧化碳；高溫條件下，碳和二氧化碳反應(yīng)能生成一氧化碳；
【實驗探究1】（1）氫氧化鈉可以與二氧化碳反應(yīng)；
（2）二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
【實驗探究2】空氣中含有氧氣，加熱條件下，銅能和氧氣反應(yīng)生成氧化銅；
【反思交流】實驗時要排除空氣中氧氣的干擾；
【拓展延伸】利用極值法分析．

解答 解：【知識回顧】碳不充分燃燒生成一氧化碳，化學(xué)方程式為2C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO；故填：2C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO；
【提出猜想】碳不是氣體，故A錯；CO和O₂點燃的條件下會繼續(xù)反應(yīng)，不會共存，故C錯；碳和氧氣反應(yīng)時，如果氧氣有剩余，則還應(yīng)該含有二氧化碳氣體；故填：AC；O₂和CO₂的混合氣體；
【實驗探究1】（1）裝置B中NaOH溶液的作用是除去空氣中的二氧化碳，故填：除去空氣中的二氧化碳；
（2）若小明的猜想成立，則裝置A中的實驗現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
裝置D玻璃管中的實驗現(xiàn)象是紅色粉末變成黑色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：澄清石灰水變渾濁；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；紅色粉末變成黑色；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
【實驗探究2】如果氧氣過量，則乙容器中氣體的組成是CO₂和O₂的混合氣體；加熱條件下，銅能和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，所以紅色粉末變成黑色；故填：紅色粉末變成黑色；
【反思交流】應(yīng)先通入乙中氣體一段時間后方可加熱，這樣修改的原因是排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾；故填：排凈玻璃管中的空氣，排除空氣中氧氣的干擾；
【拓展延伸】設(shè)碳完全炭燒生成二氧化碳時，氧氣的質(zhì)量為x
C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$CO₂
12  32
6g    x
$\frac{12}{6g}=\frac{32}{x}$
x=16g
設(shè)碳不完全炭燒生成一氧化碳時，氧氣的質(zhì)量為y
2C+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO
24   32
6g    y
$\frac{24}{6g}=\frac{32}{y}$
y=8g
所以若反應(yīng)前容器中碳粉的質(zhì)量為6g且小明的猜想成立，則容器中氧氣質(zhì)量的取值范圍是大于8g，且小于16g；故填：大于8g，且小于16g．

點評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．