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1、-1-实验探究新题赏析课后练习 2011 年是国际化学年(IYC2011），其宗旨是“增进公众对化学重要性的认识，鼓励青年人热爱化学，学习和研究化学”。某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁实验作了绿色化改进后制取单质铁（K1，K2是活塞），如图所示：(1)关闭 K1、开启 K2，可以验证 CO 还原 Fe2O3的产物。这是关于气体的实验，实验前必须对装置进行 。CO 还原 Fe2O3的化学方程式为 。在 e 处点燃气体的目的是 。(2)关闭 K2,开启 K1，可以将 d 口出来的气体再从 a 通入装置而循环使用。c 瓶中应装 （填序号）。A.澄清石灰水 B.水 C.石蕊溶液 D.
2、浓硫酸 反应完后（假设 b 瓶中 NaOH 全部转化为纯碱），要从 b 瓶中溶液得到纯碱固体，必要的实验操作为转移、结晶。该实验这样改进的主要优点是 。金 属 材 料 在 国 防 建 设 中 起 着 重 要 的 作 用，图 1 为 歼-15 飞 机 在 辽 宁 舰 上 起 飞。（1）铝合金用于制造飞机的外壳，铝合金材质的主要优点是 、。（2）改装前的辽宁舰舰身锈迹斑斑，钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的 共同作用的结果。工业生产中常用稀盐 酸除去铁制品表面的铁锈，该反应的化学方程式为 。（3）为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀，通常在轮船外壳上镶嵌比铁活动性强金属。小明为探究锌、-2-铁、铜三种金属的活动
3、性顺序，设计了如图 2 的两个实验：实验一中，小明以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱，有同学认为不够合理，理由是 。实验二中，若出现 现象，可证明铁的活动性强于铜，该反应的化学方程式为 。（4）辽宁舰的建造耗费了大量的钢材。某兴趣小组在实验室用图 3 所示装置模拟炼铁的化学原理，并测定赤铁矿中氧化铁的质量分数（装置气密性良好，反应完全且赤铁矿中的杂质不参加反应，称重赤铁矿样品的质量为wg）。装置 A 中生成铁的化学方程式为 ，装置 B 中发生反应的化学方程式为 。要测定该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数，需要测量的数据是 。潜水员使用的供氧装置是用过氧化钠(Na2O2)和呼
4、出的 CO2反应来制取氧气提供呼吸。某实验小组为验证这一原理，进行了实验探究。【查阅资料】在常温常压下过氧化钠 是 淡黄色固体，在不需要加热的情况下能 和 二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气。【设计装置】实验小组设计了如图 所 示的装置进行实验探究，B 装置中盛装 NaOH溶液。【实验过程】向装置 A 中通入足量 CO2气体，观察到 A 瓶中的淡黄色固体逐渐 变 为白色粉末，同时见到 B,C 装置中有 气 泡出现。【实验分析】(1)为验证过氧化钠和二氧化碳反应生成氧气，实验小组采用的验证方法是用一根带火星的木条 ；(2)装置 C 中浓硫酸的作用是 ，这是根据浓硫酸具有 的原理；(3)写出过氧化钠和二
5、氧化碳反应的化学方程式 。【实验结论】(4)实验证明:Na2O2和 CO2在不需要加热的情况下反应可得到氧气。通过探究同学们认为:在实验室不用加热的方法，用其他方法也可制得氧气。按你在实验室制取氧气的经验，你采用的方法是 (用一个化学方程式表示)。氢化钙（CaH2）固体是登山队员常用的能源提供剂。某化学兴趣小组拟用下图所示的装置制备氢化钙，其反应的化学方程式为：Ca+H2CaH2。CaH2中的钙和氢元素的化合价分别为 ，装置中的无水氯化钙干燥装置也可用 来代替。-3-利用该装置进行实验，步骤如下：检查装置的气密性后装入药品；打开分液漏斗活塞；（请按正确的顺序填入下列步骤的序号）。加热反应一段时
6、间 收集气体并检验其纯度 关闭分液漏斗活塞 停止加热，充分冷却 为了确认进入装置 C 的氢气已经干燥，应在 B、C 之间再连接一装置 X，装置 X 中加入的试剂是 。若氢气未充分干燥，装置 X 中的现象为 。为了测量上述实验中制得的氢化钙的纯度，该小组称取mg 所制得样品，按如图所示装置进行测定。旋开分液漏斗活塞，反应结束后充分冷却，注射器活塞由反应前的V1mL 刻度处变化到V2mL 刻度处（V2 V1，气体密度为dg/mL）。橡胶管的作用为：a.；b.。旋开分液漏斗活塞后，除发生 CaH2+H2O=Ca(OH)2+H2的反应外，还最 有可能发生的反应为 。用表示氢化钙的纯度，请用一个等式 表
7、示出d、V1、V2和之间的关系 。该小组乙同学认为去掉连接的注射器，也能计算出氢化钙的纯度。他同样称取 m g 样品，加入烧瓶中后称取反应前的 质量为m1 g，反应后的质量为m2 g。乙同学表示出的m、m1、m2和之间的关系的等式为 。下图甲是氢气和氧化铜反应的实验，下图乙是木炭和氧化铁反应的实验。（1）在上述两个实验中，氢气和木炭表现出相同的化学性质是 性。（2）实验步骤的先后次序非常重要，比如甲实验中，反应前必须先通氢气后点燃酒精灯，否则易发-4-生爆炸；反应结束后必须先 后 ，否则生成的红色的铜会变成黑色。（3）某同学正确操作做完乙实验后，发现澄清石灰水变浑浊，试管中粉末全部变为黑色，取
8、少量黑色粉末，加入足量稀硫酸充分振荡，但她惊讶地发现黑色粉末没有溶解，试管中也未产生预期的气泡，这说明该反应并没有生成 。（4）该同学查阅资料，得到关于铁的氧化物如下信息：铁的氧化物化学式 Fe2O3 Fe3O4 FeO 颜色 红 黑 黑 化学性质 可溶于酸 常温下不溶于稀酸 可溶于酸 根据以上信息，试写出乙实验试管中反应的化学方程式 。经分析后，该同学试着提高反应温度后，实验出现了预期的现象。一碳化学是以分子中只含有一个碳原子的化合物（如 CO、CH4等）为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。CO 是从煤的气化或合成气得到的。（1）煤的气化主要反应有：2C+O2=2CO C+H2O=CO+
9、H2 CO+H2O=CO2+H2 上述反应属于化合反应的是 （填序号），属于氧化反应的是 （填序号）。（2）合成气可通过天然气的重整得到，如 CH4+H2O=CO+3H2合成气可制二甲醚，二甲醚被称为 21 世纪的新型燃料。合成气还可用于冶炼金属，用它冶炼铁的部分生产过程示意如下：二甲醚（CH3OCH3）可由合成气（CO 和 H2）在一定的条件下制得。用合成气制二甲醚时，还产生了一 种 可 参 与 大 气 循 环 的、常 温 为 液 态 的 氧 化 物，写 出 该 反 应 的 化 学 方 程式：。合成气在冶炼铁的生产过程中所起的作用是 。（3）化学兴趣小组的同学为了测定某赤铁矿石中氧化铁的质量
10、分数。甲同学取一定质量的赤铁矿粉与过量的木炭粉混合后，用下图所示装置以合理的操作步骤测定(假设杂质始终不发生变化)。实验中持续通入干燥的氮气。加热前缓缓通入一段时间，其作用是 。停止加热前是否需要先断开 a 和 b 的连接处以防止倒吸？为什么？。-5-如果氢氧化钠溶液对二氧化碳的吸收是完全的，那么甲同学用氢氧化钠溶液的质量变化测定出氧化 铁 的 质 量 分 数 将 (选 填“偏 大”、“偏 小”或“准 确”)，原 因是 。乙同学取矿石样品 10g，加入足量稀盐酸，完全反应后，共用去稀盐酸 109.5g 过滤得到滤渣 2 g(假设杂质既不溶于水也不与酸发生反应)。请你和乙同学起计算赤铁矿石中氧化
11、铁的质量分数和反应后溶液中溶质的质量分数。（请写出计算过程）。2013 年 6 月 5 日是“世界环境日”，中国主题为“同呼吸共奋斗”。(1)化石燃料是不可再生能源，包括煤、和天然气等。(2)下列不属于空气污染物的是 。A二氧化氮 B二氧化硫 CPM2.5 D氮气(3)二氧化碳是一种温室气体。某化学兴趣小组利用如下图所示装置对二氧化碳的性质进行验证：当打开 K，反应一段时间后：D 烧杯中 （填“上层”或“下层”）的蜡烛先熄灭，说明二氧化碳具有的物理性质是 ，具有的化学性质是 。B 处紫色石蕊溶液变成红色，C 处澄清石灰水变浑浊。B 处使紫色石蕊溶液变红的物 质是 ；写出 C 处发生变化的化学方
12、程式 。四硫化钠（Na2S4）固体可替代红磷测定空气中氧气的体积分数，反应原理为：2Na2S4+O2+2H2O=8S+4NaOH【查阅资料】Na2S4受热时，会与空气中的水蒸气反应，生成少量的有毒气体硫化氢（水溶液呈酸性）。硫代硫酸钠（Na2S2O3）可溶于水，常温下与 NaOH 溶液不反应。【实验过程】取 0.5g 碳酸钠、0.2g 硫粉混合后置于试管中，加热（如图 1 所示，夹持装置已略去），制得 Na2S4，反应为：4Na2CO3+12S+X2Na2S4+2Na2S2O3+4CO2。X 的化学式为_，蘸有浓氢氧化钠溶液的棉花的作用是_。冷却后，取下棉花，放置一段时间，再向试管中加入 10
13、mL 水，迅速塞紧橡胶塞，充分振荡。测量-6-液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h1（如图 2 所示）。将该试管插入水中（如图 3 所示），拔下橡胶塞，观察到_，塞紧橡胶塞。将试管取出，倒转过来，测量液面至橡胶塞下沿的距离，记录数据h2。理论上h2:h1=_。按照再重复实验 2 次。3 次实验数据如下表所示。【解释与结论】根据第 1 次实验数据，计算空气中的氧气的体积分数为_%（结果精确到0.1%）。【反思与评价】若实验过程中取下棉花后，未放置一段时间即进行后续操作，会影响测定结果，请说明有何影响，并阐述理由：_。-7-实验探究新题赏析 课后练习参考答案(1)气密性检查 3COFe2O3 高温
14、2Fe3CO2 防止污染空气（2）D 蒸发 减少碳的排放，提高原料利用率 解析：（1）此题考查铁的冶炼。涉及气体的实验，应首先检验装置气密性是否良好。一氧化碳有毒，排放到空气中会污染空气，因此需要在 e 处点燃酒精灯，处理尾气；（2）由于是循环使用一氧化碳，因此需要将从澄清石灰水中排出的气体进行干燥，故 c 瓶应盛放浓硫酸。从溶液获取溶质固体，一般采用蒸发结晶的方法。改进后的装置不但能把尾气处理，还节省了能源。强度大；质量轻（或：硬度大、耐腐蚀等）氧气、水蒸气；Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 选取酸的种类不同；铁丝表面有红色的物质；Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 3COFe2
15、O3 高温 2Fe3CO2；2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；反应前后装置 A减少的质量（或反应后装置 A 中药品的质量）；反应前后装置 B 增加的质量（或反应前后装置 B 中药品增加的质量）解析：（1）铝合金具有强度大、质量轻、耐腐蚀等优良性能。（2）铁生锈是与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果，铁锈的主要成分是氧化铁，与盐酸反应生成氯化铁与水。（3）要根据金属与酸反应的剧烈程度来探究金属的活泼性，必须用同一种酸，且浓度一样，活泼的金属能将不如其活泼的金属从盐溶液中置换出来，所以铁丝表面如果有红色物质出现可以证明铁的活动性比铜活泼。（4）一氧化碳具有还原性在高温下与氧化铁反应生成铁与
16、二氧化碳气体，生成的二氧化碳通入氢氧化钠溶液发生反应生成碳酸钠与水，可以写出各装置中发生反应的化学方程式；要测定该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数，可以通过测定装置 A 反应前后的质量，通过减少的质量计算出氧化铁的质量，从而计算氧化铁的质量分数，也可以通过测定装置 B 反应前后的质量，其差值即为生成二氧化碳的质量，根据生成二氧化碳的质量可以计算氧化铁的质量，从而计算氧化铁的质量分数。(1)放在尖嘴管口处(2)干燥氧气（或吸收水分）；吸水性(3)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；2H2O2 2H2O+O2 解析：我们来分析一下整套装置，A 中是二氧化碳和过氧化钠反应的装置，不能完全反应的
17、二氧化碳被 B 中氢氧化钠溶液吸收，C 中的浓硫酸起干燥作用，浓硫酸具有吸水性，可以吸收从 B 中溶液中带出的水分，若生成氧气，在尖嘴管口处有氧气逸出，用带火星的木条可以验证（根据氧气能支持燃烧的性质）；过氧化钠和二氧化碳反应方程式要注意配平；实验室制取氧气还可以用过氧化氢分解的方法，不需加热。+2、-1；浓硫酸（或氢氧化钠；或生石灰）无水硫酸铜；白色粉末变成蓝色 a.连通烧瓶和分液漏斗，便于分液漏斗中的水流入烧瓶；b.消除进入烧瓶中水的体积对氢气体积的影响 CaH2+O2=CaO+H2O =100%=100%解析：CaH2中钙是金属元素，氢是非金属元素，所以钙是正价、氢是负价；无水氯化钙是一
18、种干燥剂，可用浓硫酸、氢氧化钠、生石灰等干燥剂替代；利用图示装置制取氢化钙的步骤应该包括：检查装置的气密性，然后制取氢气，收集并检验氢气的纯度之后使氢气与钙发生化学反应制取氢化钙，为了防止 C 装置玻璃管中的温度较高的氢化钙被空气中的氧气氧化，应在停止加热后还要继续通入氢气直到玻璃冷却；实验室中常利用白色的无水硫酸铜易与水反应生成蓝色的硫酸铜晶体的性质来检验水的存在；在测定氢化钙纯度的实验中，橡胶管主要起到了使分液漏斗和烧瓶中的压强相同和消除进入烧瓶中水的体积对氢气体积的影响的作用；在制取氢化钙的过程中还有可能发生氢化钙与进入装置内空气中氧气的反应（生成氧化钙和水）；要计算氢化钙的纯度，首先要
19、计算反应产生氢气的质量为(V2-V1)dg，再结合 CaH2H2O=Ca(OH)2H2反应中氢气与氢化钙的质量关系，计21(V2-V1)d m 21(m1-m2)m MnO2 -8-算出参加反应的氢化钙的质量，为 21(V2-V1)dg，故氢化钙的纯度=100%；根据乙同学的设计，生成氢气的质量等于(m1-m2)g，根据化学方程式中氢化钙与氢气的质量关系计算出氢化钙的质量为 21(m1-m2)g，故氢化钙的纯度=100%。还原 停止加热；停止通入气体 铁 C+6Fe2O34Fe3O4+CO2 解析：氢气和木炭都具有还原性；反应结束后应当先停止加热再停止通入气体；加入稀硫酸没有气泡产生，说明没有
20、铁生成。因为铁与稀硫酸反应产生氢气，会有气泡冒出；根据表中的信息可以确定产物为四氧化三铁。（1）；（2）2CO+4H2CH3OCH3+H2O 将铁从铁矿石中还原出来（或：做还原剂）（3）排净装置内的空气；不需要，因为实验中要持续通入氮气，直到反应完成后玻璃管内物质冷却，所以不会引起倒吸 偏小；氢氧化钠溶液增重的质量因一氧化碳的生成和气体带走水蒸气而偏小 解：赤铁矿石中氧化铁的质量分数为：(102)g10g100%=80%设反应生成氯化铁的质量为x Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O 160 325 8g x 1608g=325x，解得x=16.25g 16.25g(109.5+8)g1
21、00%=13.8%答：赤铁矿石中氧化铁的质量分数为 80%，反应后溶液中溶质的质量分数约为 13.8%。解析：（1）化合反应是两种或两种以上物质反应后生成另一种物质的反应；（2）根据反应物生成物和质量守恒书写化学方程式；合成气为 CO 和 H2；（3）加热前缓缓通入氮气为了赶走空气；不需要，因为实验中要持续通入氮气，直到反应完成后玻璃管内物质冷却，所以不会引起倒吸；氢氧化钠吸收了生成的二氧化碳但不能吸收一氧化碳；同时气体放出时会带走部分水蒸气；依据化学方程式所表示的物质间的质量关系进行计算。石油 D 下层；密度比空气大；不燃烧也不支持燃烧 碳酸（H2CO3）；CO2+Ca(OH)2=CaCO3
22、+H2O 解析：煤、石油和天然气是三种重要的化石燃料；氮气是空气的一种成分，不属于空气污染物，空气中的二氧化硫、二氧化氮是形成酸雨的主要原因，PM2.5 是指空气中的直径约为 2.5 微米的可吸入颗粒物，都是大气污染物；由于二氧化碳的密度比空气密度大（物理性质），不燃烧，也不支持燃烧（化学性质），所以会看到下层的蜡烛先熄灭、上层的蜡烛后熄灭；酸能使紫色石蕊试液变红，B 处的紫色石蕊试液变成红色，说明二氧化碳能够与水反应生成了碳酸；二氧化碳能够与氢氧化钙发生化学反应CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O而使澄清石灰水变浑浊。O2；吸收 CO2和 Na2S4受热产生的有毒气体 H2S 试管内液
23、面上升，有不溶物产生；4:5 20.9；若未放置一段时间，实验结果将偏小，因为第一步反应消耗了试管中一定量的 O2，若不静置，直接做第二步实验，由于试管中 O2含量偏低，就会造成测量结果偏小 解析：对于图 2 和图 3 的装置，对于初中学生来说比较新，很少接触，但同样是测量氧气含量的实21(V2-V1)d m 21(m1-m2)m -9-验，与课本实验会有一定的相似之处，所以此题又考察了学生对于已知实验的推理能力。试题中 X的化学式可根据化学反应前后原子的种类和数目不变进行推导，试管口放蘸有浓氢氧化钠溶液的棉花的作用可根据题目提的信息去思考；由于试管内空气中的氧气已经被四硫化钠吸收掉，当把试管倒于水中拨下橡胶塞后，在大气压的作用下，试管内会上升一段水柱，两次量取的试管内气体的长度h1和h2，其实理论上就是试管内空气的体积及消耗掉氧气后的空气体积；根据第 1 次实验数据，空气中氧气的体积分数=%1000.117.80.1120.9%。