内容正文:
2.5 物质的转化 第2课时(分层作业)
【基础达标】
1.钢铁厂会利用焦炭产生的还原性气体来炼铁,某同学用此原理按如图装置进行实验,下列说法不正确的是( )
A.该实验还需要增加尾气处理装置
B.加热前应先通入一段时间的CO,目的是排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸
C.NaOH溶液的作用是检验反应后的产物
D.反应结束后,应先停止加热,继续通入CO至固体冷却为止
2.在氧化还原反应中,得到氧(即元素化合价升高)的物质是还原剂;失去氧(即元素化合价降低)的物质是氧化剂。在反应H2+CuOCu+H2O中,属于还原剂的是( )
A.H2 B.CuO C.Cu D.H2O
3.将CO通入盛有12gFe2O3的试管内,加热反应一段时间反后,停止加热,继续通入CO至试管冷却,此时试管内残留 固体的质量为9.6g,则反应生成铁的质量为( )
A.4g B.5.6g C.8.4g D.9.6g
4. 如图为CO还原CuO“微型”实验装置(夹持仪器等略),已知:HCOOHH2O+CO↑,下列说法错误的是( )
A.实验中所需CO可现制现用
B.“微型”装置可节约用品,污染小,现象明显
C.“微型”装置内空间较小,空气易排空,危险系数小
D.该实验中所涉及反应的基本类型有分解反应和置换反应
5.如图,甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验,下列有关说法正确的是()
A.甲实验试管口向下倾斜可防止氢气逸出
B.乙实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生
C.甲、乙两实验中,都应先通入气体,再用酒精灯加热试管、玻璃管,以防止发生爆炸
D.甲、乙两实验中,氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态的铜,都需尾气回收
6.不能达到实验目的的是( )
A.观察图甲硬质玻璃管和试管中的现象,可验证该气体是否为CO
B.观察图乙装置中的现象,验证X溶液中是否含有Cl﹣
C.观察图丙装置反应剧烈程度,比较镁与锌的活动性强弱
D.观察图丁装置中的现象,检验空气中是否有水分
7.如图为氢气还原氧化铜的实验装置图,下列有关分析正确的是( )
A.装置中试管口需略向下倾斜,主要是为了利于通入氢气
B.在给试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内的空气
C.待药品完全反应后,需同时撤去酒精灯和通氢气的导管
D.该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验
【巩固提升】
8.如图为氢气还原氧化铜的微型实验装置图,请分析回答:
(1)实验过程中,能证明氧化铜被还原的实验现象是 。
(2)为防止实验过程中可能引起爆炸,我们在实验开始时的操作应该是____(填序号)。
A.应先加热,后挤压微型滴管 B.应先挤压微型滴管,后加热
(3)反应完成后停止加热,还要继续通入氢气,直至玻璃管冷却,目的是 。
9.金属钛(Ti)的硬度大、熔点高、常温下耐酸碱腐蚀,是航海、医疗等不可缺少的材料。钛铁矿(主要成分FeTiO3)是工业冶炼金属钛的主要原料,制备金属钛的工艺流程如图所示。
(1)②的反应方程式为CO+H2OCO2+H2;从氧化还原角度,这个反应体现了CO的 性。
(2)写出③中制取金属钛的化学反应方程式 .
10.科学兴趣小组在实验室相对封闭的装置内燃烧某种含碳、氢、氧元素的垃圾,对产生的废气成分(不考虑气态有机物)按如图所示的装置进行检验。
【实验研究】
拉动注射器,让废气依次通过装置。
(1)【实验分析】
能证明废气中有水蒸气存在的现象是 。
(2)F处的大号注射器,除了可以引导气体流向外,其另一个主要作用是 。
(3)【反思评价】
小科认为,仅根据E中澄清石灰水变浑浊,无法确定一氧化碳的存在,其理由是
。
(4)小科根据D中的粉末由黑色变为红色,得出废气中存在一氧化碳。小丽认为该结论不够严密,若废气中存在氢气也会出现该现象。要使上述结论更加严密,为排除氢气的干扰还应添加的一个实验装置及其位置 。
【实验结果】经检验,废气中存在CO2、CO、H2O。
12.如图所示是木炭还原氧化铜的实验,小科对碳与氧化铜反应生成的气体成分进行探究。[提出问题]碳燃烧时可能生成CO2,也可能生成CO,那么碳与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能?
[作出猜想]
猜想①:CO;猜想②:CO2;
猜想③:CO和CO2。
[设计方案]打开K,缓缓通入干燥的氮气一段时间,关闭K,点燃酒精喷灯和酒精灯,充分反应后,熄灭酒精喷灯和酒精灯,打开K,再通一段时间氮气。
方案一:从定性观察角度判断
(1)若观察到B中澄清石灰水变浑浊,则可排除猜想 。
(2)实验结束后,需要先熄灭(选填“A”或“D”) 酒精灯。
(3)方案二:从定量计算角度判断取一定量炭粉和4g氧化铜的混合物进行实验,并测定表格中的四个数据:
反应前的质量
反应后的质量
A(玻璃管+固)
m1
m2
B+C+(广口瓶+混合液)
m3
m4
若猜想②成立,则理论上(m4-m3) (m1-m2)(填“>”“=”或“<”)。
(4) 若猜想③成立且CuO全部转化成Cu,则参加反应碳的质量m的取值范围是 。
12.工业上利用Fe2O3和CO在高温下炼制铁(3CO+Fe2O32Fe+3CO2),试通过计算回答
(1)用80吨Fe2O3和足量CO反应可炼得多少铁?
(2)现在冶铁得到56吨铁需80%的赤铁矿石多少吨?
【链接中考】
13.(2023·杭州)《天工开物》记载的“生铁、熟铁连续生成工艺”,处于当时世界领先地位,是现代冶金工艺的雏形。其流程图如下所示:
(1)熔炼过程中,氧化铁与一氧化碳在高温下反应的化学方程式为 。
(2)通过搅拌向生铁中“充氧”可降低生铁的含碳量,此过程体现了氧气的 (选填“氧化性”或“还原性”)。“黑色湿泥”(有效成分为磷酸铁FePO4)作为熔剂可加快反应,磷酸铁属于 类物质(选填“酸”“碱”或“盐”)。
14.(2022·丽水)一般地说,金属越活泼,冶炼越困难,人类使用该金属的时间就越迟。如图为铁、铜、钠、锌四种金属的最早冶炼历史年代,则甲代表的金属是( )
A.铁 B.铜 C.钠 D.锌
15.(2022·绍兴)下图是人类对氧化还原反应的认识过程中的三个阶段
【阶段Ⅰ】得失氧说:物质跟氧发生的反应叫氧化反应,含氧化合物中的氧被夺取的反应叫还原反应,【阶段Ⅱ】化合价升降说:凡是出现元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。化合价升高的反应叫氧化反应,化合价降低的反应叫还原反应。
【阶段Ⅲ】电子转移说:化合价升降的原因是电子的转移。凡有电子转移发生的化学反应都是氧化还原反应。失电子的反应叫氧化反应,得电子的反应叫还原反应。
(1)根据得失氧说,在H2+CuOCu十H2O化学变化中,H2发生了 反应。
(2)电子转移是元素化合价改变的本质原因。失电子后,元素的化合价会 (选填“升高”或“降低”)
(3)根据化合价升降说,化学反应的四种基本类型与氧化还原反应之间的关系如图所示,其中乙是 反应。
(4)关于氧化还原反应的认识,下列理解正确的是 。
A.氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系
B.电子转移说是从微观视角来探析和建构氧化还原反应的概念
C.自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产都是有利的
D.人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程
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2.5 物质的转化 第2课时(分层作业)
【基础达标】
1.钢铁厂会利用焦炭产生的还原性气体来炼铁,某同学用此原理按如图装置进行实验,下列说法不正确的是( )
A.该实验还需要增加尾气处理装置
B.加热前应先通入一段时间的CO,目的是排尽装置内的空气,防止加热时发生爆炸
C.NaOH溶液的作用是检验反应后的产物
D.反应结束后,应先停止加热,继续通入CO至固体冷却为止
【答案】C
【解析】A. 一氧化碳有毒,直接排放到空气中会污染环境,本实验的缺陷是没有设计尾气处理装置,在右端导管用酒精灯点燃尾气或用气球收集,故正确,不符合题意;
B. 实验开始先通入一氧化碳,排出装置内的空气后,再点燃酒精喷灯加热玻璃管中的氧化铁,先通入一氧化碳后加热的原因是排尽玻璃管中的空气,防止发生爆炸,故正确,不符合题意;
C. 二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水,无明显现象;NaOH溶液的作用不是检验反应后的产物,而是吸收二氧化碳,故错误,符合题意;
D. 实验结束时应先熄灭酒精灯,要继续通入一氧化碳,直至固体冷却,以防止生成的铁再次被氧化,故正确,不符合题意;故答案为:C。
2.在氧化还原反应中,得到氧(即元素化合价升高)的物质是还原剂;失去氧(即元素化合价降低)的物质是氧化剂。在反应H2+CuOCu+H2O中,属于还原剂的是( )
A.H2 B.CuO C.Cu D.H2O
【答案】A
【解析】【分析】在氧化还原反应里,得到氧的物质叫还原剂,失去氧的物质叫氧化剂。
【解答】 在氧化还原反应里,得到氧的物质叫还原剂。还原剂也是抗氧化剂,具有还原性,被氧化,其产物叫氧化产物。 H2 得到氧变成水,属于还原剂。
故答案为:A。
3.将CO通入盛有12gFe2O3的试管内,加热反应一段时间反后,停止加热,继续通入CO至试管冷却,此时试管内残留 固体的质量为9.6g,则反应生成铁的质量为( )
A.4g B.5.6g C.8.4g D.9.6g
【答案】B
【解析】反应前后氧化铁与铁的相对分子质量差,与两物质质量的差成比例;
设生成的铁的质量是.
固体减少的质量是;
.
观察选项可知,选项B正确.
4. 如图为CO还原CuO“微型”实验装置(夹持仪器等略),已知:HCOOHH2O+CO↑,下列说法错误的是( )
A.实验中所需CO可现制现用
B.“微型”装置可节约用品,污染小,现象明显
C.“微型”装置内空间较小,空气易排空,危险系数小
D.该实验中所涉及反应的基本类型有分解反应和置换反应
【答案】D
【解析】A、该反应利用 HCOOH 与热浓硫酸反应制取CO, 所需CO可现制现用 ,不符合题意;
B、“微型”装置可节约用品,污染小,现象明显,不符合题意;
C、“微型”装置内空间较小,且空气易排空,安全,危险系数小 ,不符合题意;
D、 制取CO的反应为分解反应,一氧化碳与氧化铜的反应因反应物中无单质,不是置换反应,符合题意;故选D。
5.如图,甲和乙分别是氢气和一氧化碳还原氧化铜的实验,下列有关说法正确的是()
A.甲实验试管口向下倾斜可防止氢气逸出
B.乙实验只能通过澄清石灰水是否变浑浊判断反应是否发生
C.甲、乙两实验中,都应先通入气体,再用酒精灯加热试管、玻璃管,以防止发生爆炸
D.甲、乙两实验中,氢气和一氧化碳都将氧化铜变成游离态的铜,都需尾气回收
【答案】C
【解析】A、根据给试管中固体加热要防止水回流炸裂试管分析;
B、根据一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳分析;
C、根据一氧化碳和氢气与氧化铜反应的操作步骤分析;
D、根据氢气与氧化铜反应生成物、反应物对空气无污染分析。
6.不能达到实验目的的是( )
A.观察图甲硬质玻璃管和试管中的现象,可验证该气体是否为CO
B.观察图乙装置中的现象,验证X溶液中是否含有Cl﹣
C.观察图丙装置反应剧烈程度,比较镁与锌的活动性强弱
D.观察图丁装置中的现象,检验空气中是否有水分
【答案】B
【解析】A、氢气、一氧化碳都能使氧化铜还原成铜,观察图甲硬质玻璃管和试管中的现象,不能验证该气体是否为CO ,若试管中溶液便浑浊则为CO;不符合题意;
B、 氯离子、碳酸根离子都能与硝酸银溶液反应产生氯化银沉淀,观察图乙装置中的现象,不能验证X溶液中是否含有Cl﹣ ,符合题意;
C、通过镁和锌与硫酸反应的剧烈程度,可比较镁与锌的活动性强弱,不符合题意;
D、图丁能检验空气中的水分,不符合题意;故选B。
7.如图为氢气还原氧化铜的实验装置图,下列有关分析正确的是( )
A.装置中试管口需略向下倾斜,主要是为了利于通入氢气
B.在给试管内药品加热前,需先通氢气排尽试管内的空气
C.待药品完全反应后,需同时撤去酒精灯和通氢气的导管
D.该实验装置也可直接用于一氧化碳还原氧化铜的实验
【答案】B
【解析】A、试管略微向下倾斜是为了防止冷凝水倒流,导致试管炸裂;故A错误;
B、 氢气是可燃性气体,所以在加热前要提前通入氢气一段时间;故B正确;
C、 炽热的铜会与空气中的氧气反应生成氧化铜,所以要在撤离酒精灯后,继续通入氢气一段时间;故C错误;
D、 一氧化碳是一种有毒性气体,需要通风设置,故D错误。故答案为:B。
【巩固提升】
8.如图为氢气还原氧化铜的微型实验装置图,请分析回答:
(1)实验过程中,能证明氧化铜被还原的实验现象是 。
(2)为防止实验过程中可能引起爆炸,我们在实验开始时的操作应该是____(填序号)。
A.应先加热,后挤压微型滴管 B.应先挤压微型滴管,后加热
(3)反应完成后停止加热,还要继续通入氢气,直至玻璃管冷却,目的是 。
【答案】(1)黑色固体变成红色,试管口出现小水珠(2)B(3)防止铜重新被氧化成氧化铜
【解析】(1)氢气具有还原性,能与氧化铜反应生成铜和水,能观察到该实验的现象是黑色粉末逐渐变红,试管口有水珠生成。
(2)锌与稀硫酸反应生成氢气,可燃性气体与空气混合后点燃可能发生爆炸,为防止发生爆炸,应先通入氢气排尽装置内的空气,故实验开始时应先挤压滴管,使锌与稀硫酸反应生成氢气。后加热。
(3)灼热的铜能与氧气反应生成氧化铜,氢气还原氧化铜实验结束后,先熄灭酒精灯,再继续通入氢气至试管冷却,是为了防止生成的铜被氧气氧化。
9.金属钛(Ti)的硬度大、熔点高、常温下耐酸碱腐蚀,是航海、医疗等不可缺少的材料。钛铁矿(主要成分FeTiO3)是工业冶炼金属钛的主要原料,制备金属钛的工艺流程如图所示。
(1)②的反应方程式为CO+H2OCO2+H2;从氧化还原角度,这个反应体现了CO的 性。
(2)写出③中制取金属钛的化学反应方程式 .
【答案】(1)还原(2)2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2
【解析】(1)由方程式可知,该反应是一氧化碳得氧转化成二氧化碳,体现了CO的还原性。
(2) ③中制取金属钛是利用 Mg和TiCl4反应生成 Ti和MgCl2 ,反应方程式为2Mg+TiCl4Ti+2MgCl2 。
10.科学兴趣小组在实验室相对封闭的装置内燃烧某种含碳、氢、氧元素的垃圾,对产生的废气成分(不考虑气态有机物)按如图所示的装置进行检验。
【实验研究】
拉动注射器,让废气依次通过装置。
(1)【实验分析】
能证明废气中有水蒸气存在的现象是 。
(2)F处的大号注射器,除了可以引导气体流向外,其另一个主要作用是 。
(3)【反思评价】
小科认为,仅根据E中澄清石灰水变浑浊,无法确定一氧化碳的存在,其理由是
。
(4)小科根据D中的粉末由黑色变为红色,得出废气中存在一氧化碳。小丽认为该结论不够严密,若废气中存在氢气也会出现该现象。要使上述结论更加严密,为排除氢气的干扰还应添加的一个实验装置及其位置 。
【实验结果】经检验,废气中存在CO2、CO、H2O。
【答案】(1)A中的固体由白色变蓝色;(2)收集尾气;(3)CO2不一定来自CO和CuO的反应,可能是原来的CO2在B装置没有除尽;(4)在DE之间连接盛有无水硫酸铜的U型管
【解析】(1)无水硫酸铜遇水蒸气变蓝, A中的固体由白色变蓝色能证明废气中有水蒸气存在 。
(2) 该实验尾气中对空气有污染,F处的大号注射器,除了可以引导气体流向外,其另一个主要作用是收集尾气。
(3) 原气体中有二氧化碳,若二氧化碳未除尽,则也会使E处澄清石灰水变浑浊, 所以仅根据E中澄清石灰水变浑浊,无法确定一氧化碳的存在。
(4)氢气与氧化铜反应生成铜和水,一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳,要排除氢气的干扰,可在DE之间连接盛有无水硫酸铜的U型管。
12.如图所示是木炭还原氧化铜的实验,小科对碳与氧化铜反应生成的气体成分进行探究。[提出问题]碳燃烧时可能生成CO2,也可能生成CO,那么碳与氧化铜反应生成的气体是否也有多种可能?
[作出猜想]
猜想①:CO;猜想②:CO2;
猜想③:CO和CO2。
[设计方案]打开K,缓缓通入干燥的氮气一段时间,关闭K,点燃酒精喷灯和酒精灯,充分反应后,熄灭酒精喷灯和酒精灯,打开K,再通一段时间氮气。
方案一:从定性观察角度判断
(1)若观察到B中澄清石灰水变浑浊,则可排除猜想 。
(2)实验结束后,需要先熄灭(选填“A”或“D”) 酒精灯。
(3)方案二:从定量计算角度判断取一定量炭粉和4g氧化铜的混合物进行实验,并测定表格中的四个数据:
反应前的质量
反应后的质量
A(玻璃管+固)
m1
m2
B+C+(广口瓶+混合液)
m3
m4
若猜想②成立,则理论上(m4-m3) (m1-m2)(填“>”“=”或“<”)。
(4) 若猜想③成立且CuO全部转化成Cu,则参加反应碳的质量m的取值范围是 。
【答案】①(2)A(3)=(4)0.3g<m<0.6g
【解析】(1) 二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊,若观察到B中澄清石灰水变浑浊,说明气体中一定有二氧化碳,则可排除猜想 ① 。
(2) D处酒精灯是为了处理尾气,防止空气污染,实验结束后,需要先熄灭A处酒精灯。
(3)A玻璃管减少质量即为生成气体质量,BC增重质量为生成二氧化碳质量,若 理论上(m4-m3) = (m1-m2) ,则可证明猜想②成立 。
(4)设生成气体全部为CO,则
CuO +C=Cu+CO
80 12
4g m
m=0.6g
设生成气体全部为CO2,则
2CuO +C=2Cu+CO2
160 12
4g m
m=0.3g
若猜想③成立且CuO全部转化成Cu,则参加反应碳的质量m的取值范围是 0.3g<m<0.6g 。
12.工业上利用Fe2O3和CO在高温下炼制铁(3CO+Fe2O32Fe+3CO2),试通过计算回答
(1)用80吨Fe2O3和足量CO反应可炼得多少铁?
(2)现在冶铁得到56吨铁需80%的赤铁矿石多少吨?
【答案】(1)设用80吨Fe2O3和足量CO反应可炼铁的质量为x
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
160 112
80吨 x
x=56吨;
答:用80吨Fe2O3和足量CO反应可炼得56吨铁?
(2)设得到56t铁需要80%的赤铁矿石质量为y,
3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
160 112
80%y 56
y=100吨;
答:治铁得到56吨铁需80%的赤铁矿石100吨。
【解析】见答案。
【链接中考】
13.(2023·杭州)《天工开物》记载的“生铁、熟铁连续生成工艺”,处于当时世界领先地位,是现代冶金工艺的雏形。其流程图如下所示:
(1)熔炼过程中,氧化铁与一氧化碳在高温下反应的化学方程式为 。
(2)通过搅拌向生铁中“充氧”可降低生铁的含碳量,此过程体现了氧气的 (选填“氧化性”或“还原性”)。“黑色湿泥”(有效成分为磷酸铁FePO4)作为熔剂可加快反应,磷酸铁属于 类物质(选填“酸”“碱”或“盐”)。
【答案】(1)Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2;(2)氧化性;盐
【解析】(1) 氧化铁与一氧化碳在高温下反应生成铁和二氧化碳,化学方程式为 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 ;
(2)通过搅拌向生铁中“充氧”可降低生铁的含碳量,此过程体现了氧气的氧化性, 磷酸铁由金属离子和酸根离子构成,属于盐。
故答案为:(1) Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 ;(2)氧化性;盐。
14.(2022·丽水)一般地说,金属越活泼,冶炼越困难,人类使用该金属的时间就越迟。如图为铁、铜、钠、锌四种金属的最早冶炼历史年代,则甲代表的金属是( )
A.铁 B.铜 C.钠 D.锌
【答案】B
【解析】 金属越活泼,冶炼越困难,人类使用该金属的时间就越迟,铁、铜、钠、锌的活动顺序为钠>锌>铁>铜,甲为使用最早的金属,应为铜;故选B。
15.(2022·绍兴)下图是人类对氧化还原反应的认识过程中的三个阶段
【阶段Ⅰ】得失氧说:物质跟氧发生的反应叫氧化反应,含氧化合物中的氧被夺取的反应叫还原反应,【阶段Ⅱ】化合价升降说:凡是出现元素化合价升降的化学反应都是氧化还原反应。化合价升高的反应叫氧化反应,化合价降低的反应叫还原反应。
【阶段Ⅲ】电子转移说:化合价升降的原因是电子的转移。凡有电子转移发生的化学反应都是氧化还原反应。失电子的反应叫氧化反应,得电子的反应叫还原反应。
(1)根据得失氧说,在H2+CuOCu十H2O化学变化中,H2发生了 反应。
(2)电子转移是元素化合价改变的本质原因。失电子后,元素的化合价会 (选填“升高”或“降低”)
(3)根据化合价升降说,化学反应的四种基本类型与氧化还原反应之间的关系如图所示,其中乙是 反应。
(4)关于氧化还原反应的认识,下列理解正确的是 。
A.氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系
B.电子转移说是从微观视角来探析和建构氧化还原反应的概念
C.自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产都是有利的
D.人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程
【答案】(1)氧化;(2)升高;(3)置换;(4)A;B;D
【解析】(1)根据得失氧说,在H2+CuO=Cu十H2O化学变化中,H2得到氧元素变成了H2O,因此它被氧化,发生了氧化反应;
(2)电子转移是元素化合价改变的本质原因。失电子后,元素显正价,即元素的化合价会升高。
(3)单质与化合物的反应,生成新的单质和化合物,这种反应为置换反应。单质的化合价为0,而元素在化合物中化合价肯定不为0,因此元素的化合价肯定会升降,那么置换反应肯定是氧化还原反应,则乙为置换反应。
(4)A.氧化和还原是相互对立又辩证统一的关系,故A正确;
B.电子转移说是从微观视角来探析和建构氧化还原反应的概念,故B正确;
C.自然界中发生的氧化还原反应对人类的生活和生产有的是有利的,有些是有害的,故C错误;
D.人类对氧化还原反应的认识过程是一个逐步发展、延伸和完善的过程,故D正确。故选ABD。
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