6.3 金属防护和非金属回收（拓展培优）-2024-2025学年九年级化学上册课后培优分级练（沪教版2024）

6.3 金属防护和非金属回收 一、科学探究题 1．化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。 I．探究钢铁锈蚀的基本条件 (1)一段时间后，C、D、E中铁钉生锈，A、B中铁钉无明显锈蚀。由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟 （填化学式）等物质作用的过程。 (2)使用自来水重新进行如图实验，一段时间后发现试管B中铁钉生锈了，其可能的原因是 。 II．探究食盐水对钢铁腐蚀速率的影响 用如图装置进行实验，锥形瓶中放生铁粉末，滴管中预先加入2mL不同浓度的食盐水，并用氧气传感器测定锥形瓶内的氧气浓度，数据如下表所示： 实验组 生铁粉末质量 食盐水浓度 3min时瓶内氧气浓度 实验① 3.5g 4% 18.96% 实验② 3.5g 8% 18.56% 实验③ 3.5g 16% 18.28% 实验④ 3.5g 24% 17.99% (3)该实验探究的是 对钢铁腐蚀速率的影响，其实验结论是 。 (4)查阅资料得知，食盐水中的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜（其原理如图所示），并促使铁发生一系列反应得到Fe（OH）3，Fe（OH）3在空气中风化失水后变成氧化铁。 ①氯离子破坏钢筋表面的钝化膜的过程中，从阳极向阴极转移的微粒是 。 ②钢筋锈蚀过程中得到氧化铁的反应方程式为 。 III．探究水样的pH及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响 步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。 步骤2：向三颈烧瓶中放入3.5g生铁粉末，向分液漏斗内加入10mL不同浓度的稀盐酸。 步骤3：将盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，同时采集数据见下表： 序号 盐酸pH 压强p/kPa 溶解氧/mg·L-1 p反应前 p反应后 DO反应前 DO反应后 开始降低所需时间/s 实验① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 实验② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 实验③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 实验④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 实验⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 (5)实验1和实验2反应后压强变大的主要原因是装置内生成 。 (6)进行实验3时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了。其原因是 。 (7)分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有_______。 A．当pH=2时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快 B．稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关 C．铁粉和盐酸，氧气的反应可以同时发生 2．因锈蚀造成浪费的金属高达年产量的20%以上，造成了极大的经济损失，“拉瓦锡”化学小组成员对金属的锈蚀及应用展开了一系列的探究。 探究活动一： 【发现问题】小组成员发现铜在空气中也会生锈变成铜绿，经查阅资料，铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3 【提出猜想】根据铜绿的组成，推测铜生锈可能与二氧化碳、水和氧气有关。 【实验探究】实验小组同学取直径、长度均相同的铜丝，并打磨光亮。设计了如下表所示的四个实验，并持续观察。 编号 ① ② ③ ④ 实验 现象 无明显现象 无明显现象 铜丝表面有绿色物质 无明显现象 【讨论交流】 (1)对比 (填序号)的两个实验可以得出“铜生锈一定与二氧化碳有关”的结论。 (2)对比实验②和③，得出的结论是 。 (3)为验证猜想，请将实验④补充完整，广口瓶中放入的物质有铜丝和 。 (4)获取结论：铜生锈的条件是 。 探究二： 【发现问题】铁锈蚀原理在日常生活中被广泛应用，例如暖宝宝、食品脱氧剂等。 【提出问题】“暖宝宝”中的主要成分及应用？ 【实验探究】同学们打开暖宝宝，取出其中黑色粉末做了下面的实验。 I、黑色粉末的成分 (5)取黑色粉末于试管中，加入足量的 (写名称)，观察到有气泡产生，证明黑色粉末中有铁粉。 (6)反应(5)结束之后，将混合物经过滤，洗涤，烘干后得到的固体灼烧，将产物通入澄清石灰水，观察到石灰石变浑浊，说明黑色粉末中还有炭粉。石灰水变浑浊的反应方程式为 。 Ⅱ、用如图所示装置测定空气中氧气的含量。实验前，两个实验中的密闭装置内空气体积相等，实验过程中无操作性错误。 实验序号 实验装置 氧气含量随时间的变化图 ① ② (7)实验中红磷和暖宝宝中的粉末都要足量的原因是 。 (8)分析以上数据，小组成员认为用暖宝宝进行实验，所测结果更为准确，依据是 ；但不适合用于课堂上进行演示实验，依据是 。 【表述与交流】人类智慧无穷，趋利避害，化学让我们的生活变得更美好。 3．脱氧剂可以延长食品保质期。某脱氧剂的主要成分为铁粉、活性炭和氯化钠。针对该脱氧剂进行如下活动： 活动一：验证脱氧剂中含有铁粉和活性炭 【进行实验】 (1)①取脱氧剂样品于试管中，加入足量的稀盐酸，观察到有气泡产生，溶液变为浅绿色，说明脱氧剂中含有铁粉，写出该反应的化学方程式 。充分反应后，将试管中的固液混合物过滤、将滤渣洗涤、干燥，得到黑色固体。 ②如图所示，将黑色固体置于坩埚（耐高温容器）内，在电炉上灼烧，最终黑色固体全部消失。灼烧期间，在坩埚上方罩上烧杯，过一会儿，迅速把烧杯倒过来、向烧杯内注入澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊的现象，说明脱氧剂中含有 。 【反思与评价】 (2)用酒精灯替换电炉重复②实验，虽出现相同现象，但会影响实验结论，其原因是 。 活动二：探究脱氧剂中氯化钠的作用 【查阅资料】脱氧剂能延长食品保质期是利用了铁生锈的原理 【猜想与假设】氯化钠可能影响铁生锈的速率 【进行实验】按下图所示 A、B 装置进行实验，相同温度下，每隔一段时间测量导管中水面上升高度，实验数据如下表。 时间/h 0 10 2.0 3.0 A装置导管中水面上升高度/cm 0 1.2 5.6 9.7 B装置导管中水面上升高度/cm 0 0 0.8 3.5 【解释与结论】 (3)从化学、物理两个视角综合分析，AB 装置导管中水面上升的原因是 。 (4)结合表中数据、得出脱氧剂中氯化钠的作用是 （填“加快”或“减慢”）铁生锈的速率。 【拓展与应用】铁生锈的原理在生活中有诸多应用 (5)取暖用的“暖宝宝”主要成分与脱氧剂相同，说明铁生锈是 （填“吸热”或“放热”）反应； (6)写出一种防止铁生锈的具体方法 。 4．化学视角认识蒸汽眼罩。蒸汽眼罩正逐渐走进日常生活，它借助铁生锈产生热量，使材料内部的水分稳定蒸发，利用产生的热度和湿度缓解眼部疲劳。 【实验探究】 I．探究蒸汽眼罩内部材料中有铁粉 (1)取少量眼罩内部材料，用磁铁吸引，观察到部分固体被吸起。该过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。 (2)用化学方法检验铁粉。请将下表内容填写完整。 选用试剂 预计观察到的实验现象 涉及的化学方程式 Ⅱ．探究蒸汽眼罩快速发热的原因 (3)①铁生锈，是铁与 作用的结果，但放热缓慢。哪些因素能加快反应，使蒸汽眼罩快速发热？某小组同学采用对照实验展开探究，设计实验方案如下： （查阅资料：蒸汽眼罩内部材料有铁粉、活性炭、氯化钠、水等） 方案标号 实验药品 一 4g铁粉、2mL水 二 4g铁粉、2mL水、2g氯化钠 三 _______ 四 4g铁粉、2mL水、2g活性炭、2g氯化钠 ②完善表格中实验三中的实验药品 。 ③以上方案一与方案四之间不能形成对照，理由是 。 使用温度传感器收集数据并生成图像如下图： ④对比分析图像，你获得的结论是 。 【反思评价】 (4)除上述探究中的因素外，影响铁生锈速率的因素还有 （写一条即可）。 (5)结合上述探究谈谈你对铁生锈的辩证认识 。 5．学习小组对影响铁锈蚀因素及控制实验条件的探究开启了项目化学习之旅。 【项目一】探究铁锈蚀的条件 (1)铁生锈是 (填“剧烈”或“缓慢”)氧化。 (2)一天后试管a中的铁钉生锈而c中的铁钉没有生锈，由此可得出：铁生锈需要与 接触。 (3)铁钉生锈的其中一步反应是铁与氧气、水共同作用生成Fe(OH)2，该反应化学方程式为 。 【项目二】探究植物油能否完全隔绝氧气 一段时间后，仔细观察试管b中铁钉，发现也有锈蚀现象。为此大家又设计了如下实验。 ［实验1］将涂水的铁片置于植物油中，并放置于密封的无氧容器中，一天后观察铁片无锈迹。 ［实验2］将涂水的铁片置于植物油中，并敞口放置于空气中，一天后发现少量锈斑，再过一段时间观察，锈斑面积增大。 (4)植物油 (填“能”或“不能”)完全隔绝空气中的氧气。 (5)根据实验1和实验2的对比，为达到任务一的目的，试管b可采取的改进措施为 。 【项目三】探究植物油隔离对CO2在水中溶解情况的影响 已知：CO2在水中的逸出速率大于溶解速率，故也可用排水法收集CO2。 (6)图二中仪器①的名称 ，发生装置有一处明显的错误 。 (7)实验室制取CO2的化学方程式为 。 (8)装置改进后，用两个量筒分别收集100mLCO2并倒置于水槽中，向其中一个量筒内迅速注入少量植物油，使CO2与水被植物油隔开(CO2与植物油不反应)。测得量筒内CO2体积随时间的变化曲线如图三。 ①分析图三，可得出植物油不能完全将CO2与水隔离，可以 (填“加快”或“减缓”)CO2在水中的溶解。 ②取量筒内的液体少量于试管中，滴加 (填试剂名称)，溶液变红色，说明显酸性。 二、综合应用题 6．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁制品，时至今日，社会快速发展，钢铁仍然是我国使用最多的合金材料，请围绕金属铁开展主题式学习活动． 主题一：铁的认识 (1)铁元素在元素周期表中的信息及原子结构示意图如图所示，请回答： ①铁的原子序数为 ； ②根据铁原子结构示意图可知，第三电子层x的数值为 ，在化学变化中，铁原子容易失去电子，形成 （填“阳离子”或“阴离子”）． (2)从物质类别角度分析，纯铁属于 （填“混合物”“化合物”或“单质”）；从物质的微观构成认识，铁是由 （填微粒名称）构成的． 主题二：铁的性质及应用 (3)铝的抗腐蚀性强于铁，为什么锤子、剪刀等用铁制而不用铝制，原因是 ． (4)如图所示铁制品中，利用了金属导热性的是__________（填字母序号）． A． B． C． (5)如图是某同学绘制了铁的化学性质网络图．转化②铁在氧气中燃烧，可观察到的现象是 ．不能用铁制容器配制农业上使用的波尔多液杀菌剂（成分中含有硫酸铜），是因为转化 （填序号），反应的化学方程式为 ．转化④发生的反应属于 （填基本反应类型）． 主题三：铁的来源及冶炼 (6)铁在自然界中常以 的形式存在，工业上从含有铁元素并有开采价值的矿石中提炼金属铁． 工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如图： ①工业上用赤铁矿炼铁的化学反应方程式为 ． ②流程中焦炭的作用是 、 ． ③从物质成分的角度分析，生铁炼钢过程中，向炼钢炉中通入的目的是 ． 主题四：铁的锈蚀和防护 (7)如图为探究铁锈蚀的实验装置． ①图中三个实验中，试管 （填字母序号）中的铁钉生锈． ②通过对比试管A、C中的现象，可以得出铁生锈需要与 ． ③通过上述实验可知，铁锈蚀是铁与空气中的 和 同时接触的结果． ④铁的锈蚀会造成资源浪费，但只要善于利用其原理，也可以将“害”转化为“利”，请举出一个对生活有利的实例： ． (8)为防止铁的锈蚀，下列采取的措施合理的是 （填字母序号）． A．为防止学校操场上的健身器材生锈，可在其表面喷漆 B．家中常用的铁锅，使用后洗净擦干，并保持表面洁净干燥 C．化学实验室的铁架台生锈了，保留其表面的铁锈，防止继续生锈 【活动总结】金属资源是自然界为人类提供的宝贵财富，请珍爱我们赖以生存的自然环境．也希望同学们通过不断的学习，今后能在金属的开采、利用及保护等方面为社会作出贡献． 7．金属铁及其制品是现代生活中不可缺少的材料和工具，在生产和生活中的应用极为广泛。请用所学化学知识回答下列问题。 Ⅰ．铁与铁的化合物 (1)金属在生产和生活中有着广泛的用途，铁是目前世界上使用最多的金属。下图是铁原子的结构示意图，其最外层电子数为 。 (2)铁的化合物在现代更多领域发挥着重要作用，其中碳酸亚铁（）不溶于水，可作补血剂，服用后与胃酸反应生成的物质被人体吸收，能促进血红蛋白的生成，写出碳酸亚铁与胃酸反应的化学方程式 。 Ⅱ．钢铁的冶炼 《天工开物》中记载的“炒钢法”，该方法的生产过程如图所示。 资料：潮泥灰主要成分是石灰石。 (3)在炼铁炉中鼓入的空气与矿物逆流而行的目的是 。 (4)不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 Ⅲ．金属的锈蚀 铁生锈的原理： (5)写出转化为的化学方程式 。 (6)某小组同学利用手持数据采集器，测定铁钉与不同溶液（浓度相等）接触生锈时氧气浓度的变化，装置及数据如图： ①实验所用三种溶液中，铁钉接触到 溶液（填化学式）更容易生锈。 ②根据三条曲线都是“先陡后缓”的现象。关于铁生锈快慢的问题，你能得出的结论是： 。 (7)不但铁会生锈，其他金属也会生锈。 自然界中存在少量铜单质，古人发现用其制成的物品使用一段时间后会生锈。请写出铜生锈生成碱式碳酸铜的化学方程式： 。 Ⅳ．拓展：测定还原性铁粉的组成 还原性铁粉中含有少量，小组同学在老师的指导下进行以下实验。 [资料]：①，在加热时与反应能生成相应氧化物。②不与酸反应。 ③碱石灰的主要成分是氧化钙与氢氧化钠的混合物 [实验1]：取样品，加入足量稀，充分反应后生成。 [实验2]：另取样品，按如图进行实验。 实验后中固体全部变为红棕色，装置的质量增加了。 (8)中红棕色固体的化学式是 。 (9)中， 。 (10)若用空气（过量）替代进行实验，测得的值 （填偏大、偏小或不变），可能的因是 。 8．铜是人类使用最早的金属，铜及铜的化合物在生产、生活中应用广泛。 I．对铜制品的认识 (1)深埋于地下的古代青铜器能保存至今的原因，从金属制品锈蚀的条件分析可能是 。 (2)《吕氏春秋·别类篇》载有“金柔锡柔，合两柔则刚”，表明我们的祖先已认识到铜锡合金与纯铜的 不同。 Ⅱ．铜的冶炼 (3)以孔雀石【主要成分为Cu2(OH)2CO3】和木炭为原料，经高温煅烧，冷却得到块状金属铜。 查阅资料：铜的熔点为1083.4℃，氧气充足时炭火温度可达1200℃左右。 冶炼产物是铜块而不是散落在炭粉中的铜颗粒，原因是 。 (4)《淮南万毕术》记载：“曾青得铁则化为铜。”为了模拟此反应，某兴趣小组需要用到光亮的铁钉。若铁钉表面锈迹较多，可用稀盐酸除去铁锈，发生反应的化学方程式为 。 实验中观察到：铁钉表面有红色固体析出，溶液变为浅绿色，出现小气泡。 查阅资料：硫酸铜溶液呈酸性，铁与酸性溶液反应会产生氢气。溶液中氢离子浓度越大，酸性就越强，pH越小。 同学们想探究铁与硫酸铜溶液反应过程中的溶液酸性强弱变化及其原因。将打磨光亮的铁钉放入30mL4%硫酸铜溶液中，插入pH传感器检测溶液pH变化(如图1)，同时插入氧气传感器检测密闭容器内氧气含量的变化(如图2)。 (5)由图1和图2推测，铁与硫酸铜溶液反应过程中溶液的酸性增强的原因可能是 。 设计实验进行验证：用蒸馏水配制30mL4%热的硫酸铜溶液，放入光亮的铁钉，用pH传感器测密闭容器中溶液pH变化(如图3)，对比可知该反应过程中，溶液酸性增强原因推测成立，验证实验中设计使用热的硫酸铜溶液的原因是 。 Ⅲ．硫酸铜制取及应用 (6)将废铜屑倒入稀硫酸中，控温80℃并通入氧气制备硫酸铜，反应的化学方程式为 。 (7)工业上用含有硫酸铜的微蚀刻废液(含有一定量Cu2+、H+、SO42-、H2O2和微量Fe3+)来制备高纯度碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】，用于生产木材防腐剂等。其制备过程如下： ①硫酸铜溶液和碳酸钠反应，发生第二次沉淀，同时生成二氧化碳和一种常见的钠盐，则化学反应方程式为 。 ②第二次沉淀时，若有少量5Cu(OH)2·2CuCO3生成，则产品中铜元素的质量分数 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。 9．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁制品，时至今日，社会快速发展，钢铁仍然是我国使用最多的金属材料，请围绕金属铁开展主题式学习活动。 主题一：铁的性质及应用 (1)铝的抗腐蚀性强于铁，为什么锤子、剪刀等用铁制而不用铝制 。 (2)下列铁制品中，利用了金属导热性的是___________(填字母)。 A．河北沧州铁狮子   B．不锈钢水壶   C．铸铁井盖   (3)不能用铁制容器配制农业上使用的波尔多液杀菌剂(成分中含有硫酸铜)，原因是 (用化学方程式表示)。 主题二：铁的冶炼 【资料卡片】生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金，其中生铁含碳量为2%～4.3%，钢含碳量为0.03%～2%。 (4)下图装置可做一氧化碳还原氧化铁的实验，并检验生成的气体产物。请根据下列实验装置图回答问题： ①A中玻璃管里的现象为 ；发生反应的化学方程式为 。 ②从环保的角度来看，该装置缺少了什么？请设计方案加以改正 。 主题三：铁的锈蚀和防护 (5)对铁生锈的条件进行探究，设计如图实验装置。 ①使用煮沸过的凉开水，其目的是 。 ②几天之后，只观察到装置C中的铁丝生锈了，说明铁的锈蚀与 有关。 ③铁的锈蚀会造成资源浪费，但只要善于利用其原理，也可以将“害”转化为“利”，请举出一个对生活有利的实例： 。 (6)为防止铁的锈蚀，下列采取的措施合理的是 (填字母)。 A．为防止学校操场上的健身器材生锈，可在其表面喷漆 B．家中常用的铁锅，使用后洗净擦干，并保持表面洁净干燥 C．化学实验室的铁架台生锈了，保留其表面的铁锈，防止继续生锈 【活动总结】金属资源是自然界为人类提供的宝贵财富，请珍爱我们赖以生存的自然环境。也希望同学们通过不断的学习，今后能在金属的开采、利用及保护等方面为社会作出贡献。 10．暖宝宝是日常生活中广泛使用的一次性取暖用品，某化学实践小组的同学对其产生了浓厚兴趣，针对其成分（见下图）和发热原理展开了探究。 同学们将暖宝宝中的粉末倒在滤纸上，取出其中黑色粉末做了以下探究： 【任务一】黑色粉末成分探究 (1)取黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，观察到 ，证明黑色粉末中有铁粉。 (2)反应结束后，发现仍有黑色固体残留，经过滤、洗涤、干燥，获得黑色粉末。取样通入氧气点燃，将产物 ，（写出操作和现象）说明黑色粉末中还有碳粉。 【任务二】暖宝宝的发热原理 (3)小组同学分析认为暖宝宝发热的原理是利用袋内的铁粉与 等物质反应放出热量。 (4)某品牌的暖宝宝外包装袋使用不透气塑料的目的是 。 【任务三】探究暖宝宝中的其他成分对发热的影响 小芳根据表格中暖宝宝的成分，设计了图1装置进行探究。先检查装置气密性，然后将5g铁粉和2g活性炭加入三颈烧瓶，t1时刻加入2mL饱和NaCl溶液的同时将装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。 (5)根据图2，分析t1~t2s温度明显变化的原因： ；t2s后反应并未停止温度却开始降低，原因是 。 (6)根据图3，分析t3s后压强突然变大的原因： 。 (7)小组同学还了解到新型纳米级铁粉遇到空气立即发生剧烈燃烧。工业上可以利用氢气和氯化亚铁在一定条件下反应制得纳米级铁粉。若要制备1.12kg纳米级铁粉，需要氯化亚铁多少千克？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 6.3 金属防护和非金属回收 一、科学探究题 1．化学小组对钢铁的锈蚀进行实验研究。 I．探究钢铁锈蚀的基本条件 (1)一段时间后，C、D、E中铁钉生锈，A、B中铁钉无明显锈蚀。由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟 （填化学式）等物质作用的过程。 (2)使用自来水重新进行如图实验，一段时间后发现试管B中铁钉生锈了，其可能的原因是 。 II．探究食盐水对钢铁腐蚀速率的影响 用如图装置进行实验，锥形瓶中放生铁粉末，滴管中预先加入2mL不同浓度的食盐水，并用氧气传感器测定锥形瓶内的氧气浓度，数据如下表所示： 实验组 生铁粉末质量 食盐水浓度 3min时瓶内氧气浓度 实验① 3.5g 4% 18.96% 实验② 3.5g 8% 18.56% 实验③ 3.5g 16% 18.28% 实验④ 3.5g 24% 17.99% (3)该实验探究的是 对钢铁腐蚀速率的影响，其实验结论是 。 (4)查阅资料得知，食盐水中的氯离子能破坏钢筋表面的钝化膜（其原理如图所示），并促使铁发生一系列反应得到Fe（OH）3，Fe（OH）3在空气中风化失水后变成氧化铁。 ①氯离子破坏钢筋表面的钝化膜的过程中，从阳极向阴极转移的微粒是 。 ②钢筋锈蚀过程中得到氧化铁的反应方程式为 。 III．探究水样的pH及溶解氧浓度对钢铁腐蚀速率的影响 步骤1：按如图连接好装置，检查装置气密性。 步骤2：向三颈烧瓶中放入3.5g生铁粉末，向分液漏斗内加入10mL不同浓度的稀盐酸。 步骤3：将盐酸全部注入三颈烧瓶内，关闭分液漏斗活塞，同时采集数据见下表： 序号 盐酸pH 压强p/kPa 溶解氧/mg·L-1 p反应前 p反应后 DO反应前 DO反应后 开始降低所需时间/s 实验① 2.0 90.8 91.8 5.2 4.3 131 实验② 3.0 90.8 91.5 5.0 3.7 68 实验③ 4.0 90.8 90.3 4.9 3.4 24 实验④ 5.0 90.8 90.5 4.9 3.7 98 实验⑤ 6.0 90.8 90.6 4.4 3.7 175 (5)实验1和实验2反应后压强变大的主要原因是装置内生成 。 (6)进行实验3时，观察到溶液中有气泡冒出，反应后体系内压强却变小了。其原因是 。 (7)分析表中数据，在该实验条件下，下列说法正确的有_______。 A．当pH=2时，铁粉与氧气的锈蚀速率最快 B．稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关 C．铁粉和盐酸，氧气的反应可以同时发生 【答案】(1)O2和H2O (2)自来水中含有溶解的氧气 (3) 食盐水浓度 食盐水浓度越大，铁的锈蚀速率越快 (4) 电子 (5)氢气/H2 (6)因为盐酸和铁反应生成了氢气，但是铁生锈消耗氧气，且消耗的氧气比生成的氢气多，故反应后体系内压强变小 (7)B 【详解】（1）试管A中的铁钉只与氧气接触，没有生锈；试管B中的铁钉只与水接触，没有生锈；试管C中的铁钉与氧气和水同时接触，生锈了；由A、B、C的现象可知，铁的锈蚀是铁跟O2和H2O等物质作用的过程； （2）自来水中含有溶解的氧气，铁钉与氧气和水同时接触后发生了锈蚀； （3）分析表格可知，四组实验中食盐水的浓度不同，相同时间内消耗的氧气的量不同，故探究的是食盐水浓度对钢铁腐蚀速率的影响； 根据表格可知，食盐水浓度越大，相同时间内消耗的氧气越多，表明钢铁锈蚀速率越快； （4）①分析原理图可知，阳极发生的反应是Fe→Fe2++2e−，阴极发生的反应是O2+4H2O+4e−→4OH−，故从阳极向阴极转移的微粒是电子； ②由资料可知Fe(OH)3在空气中风化失水后变成氧化铁，反应的方程式为2 Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O； （5）实验①和实验②反应后压强变大的主要原因是铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气； （6）进行实验③时，观察到溶液中有气泡冒出，是因为盐酸和铁反应生成了氢气，但是铁生锈消耗氧气，且消耗的氧气比生成的氢气多，故反应后体系内压强变小； （7）A、分析表格可知，当pH=4时，溶解氧含量开始降低所需要的时间最短，此时铁粉与氧气的锈蚀速率最快，说法错误； B、分析表格可知，随着溶液pH值的增大，溶液中的溶解氧含量越来越低，故稀盐酸中的溶解氧含量与盐酸的pH有关，说法正确； C、分析表格可知，溶解氧含量开始降低的时间并不是从0开始的，故铁粉和盐酸，氧气的反应不是同时发生的，说法错误。 故选：B 2．因锈蚀造成浪费的金属高达年产量的20%以上，造成了极大的经济损失，“拉瓦锡”化学小组成员对金属的锈蚀及应用展开了一系列的探究。 探究活动一： 【发现问题】小组成员发现铜在空气中也会生锈变成铜绿，经查阅资料，铜绿的主要成分为Cu2(OH)2CO3 【提出猜想】根据铜绿的组成，推测铜生锈可能与二氧化碳、水和氧气有关。 【实验探究】实验小组同学取直径、长度均相同的铜丝，并打磨光亮。设计了如下表所示的四个实验，并持续观察。 编号 ① ② ③ ④ 实验 现象 无明显现象 无明显现象 铜丝表面有绿色物质 无明显现象 【讨论交流】 (1)对比 (填序号)的两个实验可以得出“铜生锈一定与二氧化碳有关”的结论。 (2)对比实验②和③，得出的结论是 。 (3)为验证猜想，请将实验④补充完整，广口瓶中放入的物质有铜丝和 。 (4)获取结论：铜生锈的条件是 。 探究二： 【发现问题】铁锈蚀原理在日常生活中被广泛应用，例如暖宝宝、食品脱氧剂等。 【提出问题】“暖宝宝”中的主要成分及应用？ 【实验探究】同学们打开暖宝宝，取出其中黑色粉末做了下面的实验。 I、黑色粉末的成分 (5)取黑色粉末于试管中，加入足量的 (写名称)，观察到有气泡产生，证明黑色粉末中有铁粉。 (6)反应(5)结束之后，将混合物经过滤，洗涤，烘干后得到的固体灼烧，将产物通入澄清石灰水，观察到石灰石变浑浊，说明黑色粉末中还有炭粉。石灰水变浑浊的反应方程式为 。 Ⅱ、用如图所示装置测定空气中氧气的含量。实验前，两个实验中的密闭装置内空气体积相等，实验过程中无操作性错误。 实验序号 实验装置 氧气含量随时间的变化图 ① ② (7)实验中红磷和暖宝宝中的粉末都要足量的原因是 。 (8)分析以上数据，小组成员认为用暖宝宝进行实验，所测结果更为准确，依据是 ；但不适合用于课堂上进行演示实验，依据是 。 【表述与交流】人类智慧无穷，趋利避害，化学让我们的生活变得更美好。 【答案】(1)①③ (2)铜生锈与氧气有关 (3)CO2和O2的混合气体 (4)铜与水、氧气和二氧化碳同时接触 (5)稀盐酸 (6) (7)充分消耗装置中的氧气 (8) 实验②中压强降低得更多，氧气消耗更完全 反应所需时间太长 【详解】（1）实验①中铜与氧气和水接触，无明显变化，实验③中，铜与氧气、二氧化碳和水接触，铜丝表面有绿色物质，因此得出“铜生锈一定与 CO2有关”的结论，依据的两个实验是①和③； （2）实验②中，铜与二氧化碳和水接触，无明显变化，实验③中，铜与氧气、二氧化碳和水接触，铜丝表面有绿色物质，对比实验②和③，得出的结论是铜生锈与氧气有关； （3）为验证猜想，应探究铜生锈是否与水有关，应进行没有水的实验探究，故在广口瓶中装上CO2和O2的混合气体； （4）由上述实验可推知，铜生锈的条件是铜与水、氧气和二氧化碳同时接触； （5）证明黑色粉末中有铁粉，加入试剂能产生气泡，可以是稀盐酸，稀盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气； （6）二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为：； （7）红磷和暖宝宝都要足量的原因是充分消耗装置中的氧气，实验结果更准确； （8）用暖宝宝进行实验，根据氧气含量随时间的变化图，实验②所测结果更为准确，依据是实验②中压强降低得更多，氧气消耗更完全；但不适用于课堂上进行演示实验，依据是反应所需时间太长，至少需要30分钟。 3．脱氧剂可以延长食品保质期。某脱氧剂的主要成分为铁粉、活性炭和氯化钠。针对该脱氧剂进行如下活动： 活动一：验证脱氧剂中含有铁粉和活性炭 【进行实验】 (1)①取脱氧剂样品于试管中，加入足量的稀盐酸，观察到有气泡产生，溶液变为浅绿色，说明脱氧剂中含有铁粉，写出该反应的化学方程式 。充分反应后，将试管中的固液混合物过滤、将滤渣洗涤、干燥，得到黑色固体。 ②如图所示，将黑色固体置于坩埚（耐高温容器）内，在电炉上灼烧，最终黑色固体全部消失。灼烧期间，在坩埚上方罩上烧杯，过一会儿，迅速把烧杯倒过来、向烧杯内注入澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊的现象，说明脱氧剂中含有 。 【反思与评价】 (2)用酒精灯替换电炉重复②实验，虽出现相同现象，但会影响实验结论，其原因是 。 活动二：探究脱氧剂中氯化钠的作用 【查阅资料】脱氧剂能延长食品保质期是利用了铁生锈的原理 【猜想与假设】氯化钠可能影响铁生锈的速率 【进行实验】按下图所示 A、B 装置进行实验，相同温度下，每隔一段时间测量导管中水面上升高度，实验数据如下表。 时间/h 0 10 2.0 3.0 A装置导管中水面上升高度/cm 0 1.2 5.6 9.7 B装置导管中水面上升高度/cm 0 0 0.8 3.5 【解释与结论】 (3)从化学、物理两个视角综合分析，AB 装置导管中水面上升的原因是 。 (4)结合表中数据、得出脱氧剂中氯化钠的作用是 （填“加快”或“减慢”）铁生锈的速率。 【拓展与应用】铁生锈的原理在生活中有诸多应用 (5)取暖用的“暖宝宝”主要成分与脱氧剂相同，说明铁生锈是 （填“吸热”或“放热”）反应； (6)写出一种防止铁生锈的具体方法 。 【答案】(1) 活性炭 (2)酒精燃烧生成二氧化碳和水，无法确定生成的二氧化碳是因为活性炭燃烧生成的还是酒精燃烧生成的 (3)铁生锈消耗氧气，导致烧瓶内气体减少，压强减小，小于外界大气压 (4)加快 (5)放热 (6)刷漆（合理即可） 【详解】（1）①铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，该反应的化学方程式为：； ②将黑色固体置于坩埚（耐高温容器）内，在电炉上灼烧，最终黑色固体全部消失。灼烧期间，在坩埚上方罩上烧杯，过一会儿，迅速把烧杯倒过来、向烧杯内注入澄清石灰水，振荡，观察到澄清石灰水变浑浊的现象，说明脱氧剂中含有活性炭，活性炭燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，能使澄清石灰水变浑浊； （2）酒精灯的燃料酒精燃烧生成二氧化碳和水，无法确定生成的二氧化碳是因为活性炭燃烧生成的还是酒精燃烧生成的，所以用酒精灯替换电炉重复②实验，虽出现相同现象，但会影响实验结论； （3）铁生锈消耗氧气，导致烧瓶内气体减少，压强减小，小于外界大气压，故A、B 装置导管中水面上升； （4）A、B装置中，一个加入食盐，一个不加，其它因素相同，由表中数据可知，与B装置相比，A装置中铁丝先生锈，且相同时间内，A装置导管中水面上升高度高，说明A中铁丝生锈快，故可得出脱氧剂中氯化钠的作用是加快铁生锈的速率； （5）取暖用的“暖宝宝”主要成分与脱氧剂相同，说明铁生锈是放热反应； （6）铁生锈的条件是铁与氧气和水接触，防止铁生锈，可以隔绝氧气和水，如刷漆。 4．化学视角认识蒸汽眼罩。蒸汽眼罩正逐渐走进日常生活，它借助铁生锈产生热量，使材料内部的水分稳定蒸发，利用产生的热度和湿度缓解眼部疲劳。 【实验探究】 I．探究蒸汽眼罩内部材料中有铁粉 (1)取少量眼罩内部材料，用磁铁吸引，观察到部分固体被吸起。该过程属于 （填“物理”或“化学”）变化。 (2)用化学方法检验铁粉。请将下表内容填写完整。 选用试剂 预计观察到的实验现象 涉及的化学方程式 Ⅱ．探究蒸汽眼罩快速发热的原因 (3)①铁生锈，是铁与 作用的结果，但放热缓慢。哪些因素能加快反应，使蒸汽眼罩快速发热？某小组同学采用对照实验展开探究，设计实验方案如下： （查阅资料：蒸汽眼罩内部材料有铁粉、活性炭、氯化钠、水等） 方案标号 实验药品 一 4g铁粉、2mL水 二 4g铁粉、2mL水、2g氯化钠 三 _______ 四 4g铁粉、2mL水、2g活性炭、2g氯化钠 ②完善表格中实验三中的实验药品 。 ③以上方案一与方案四之间不能形成对照，理由是 。 使用温度传感器收集数据并生成图像如下图： ④对比分析图像，你获得的结论是 。 【反思评价】 (4)除上述探究中的因素外，影响铁生锈速率的因素还有 （写一条即可）。 (5)结合上述探究谈谈你对铁生锈的辩证认识 。 【答案】(1)物理 (2) 稀硫酸 有气泡产生，溶液由无色变成浅绿色 (3) 氧气和水 4g铁粉、2mL水、2g活性炭 变量不唯一 活性炭、氯化钠、铁粉、氧气和水共同作用能使蒸汽眼罩快速发热 (4)温度等（合理即可） (5)有利也有弊，利：利用反应产生的能量，弊：造成金属锈蚀，浪费资源 【详解】（1）取少量眼罩内部材料，用磁铁吸引，观察到部分固体被吸起，该过程中没有新物质生成，属于物理变化； （2）用化学方法检验铁粉，铁能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铁，则可选用试剂为稀硫酸，观察到有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色，说明该物质为铁粉，发生反应的化学方程式为：； （3）①铁生锈是铁与空气中的氧气和水共同作用的结果； ②蒸汽眼罩内部材料有铁粉、活性炭、氯化钠、水等。根据对比实验中，控制变量的原则，根据方案一、二、四，则方案三中为4g铁粉、2mL水、2g活性炭； ③由表格数据可知，方案一中实验药品为4g铁粉、2mL水，方案四中实验药品为4g铁粉、2mL水、2g活性炭、2g氯化钠，变量为2g活性炭、2g氯化钠，所以方案一与方案四之间不能形成对照，理由是变量不唯一； ③对比分析图像，方案一、二、三中温度变化不明显，方案四中温度变化明显，对比方案一、二，只加入氯化钠对反应没有影响，对比方案一、三，只加入活性炭对反应也没有影响，但对比二、三、四，同时加入氯化钠和活性炭能加快反应，使蒸汽眼罩快速发热，故说明活性炭、氯化钠、铁粉、氧气和水共同作用能使蒸汽眼罩快速发热； （4）除上述探究中的因素外，影响铁生锈速率的因素还有温度等； （5）对铁生锈的辩证认识是，铁生锈有利也有弊，利：利用反应产生的能量，弊：造成金属锈蚀，浪费资源。 5．学习小组对影响铁锈蚀因素及控制实验条件的探究开启了项目化学习之旅。 【项目一】探究铁锈蚀的条件 (1)铁生锈是 (填“剧烈”或“缓慢”)氧化。 (2)一天后试管a中的铁钉生锈而c中的铁钉没有生锈，由此可得出：铁生锈需要与 接触。 (3)铁钉生锈的其中一步反应是铁与氧气、水共同作用生成Fe(OH)2，该反应化学方程式为 。 【项目二】探究植物油能否完全隔绝氧气 一段时间后，仔细观察试管b中铁钉，发现也有锈蚀现象。为此大家又设计了如下实验。 ［实验1］将涂水的铁片置于植物油中，并放置于密封的无氧容器中，一天后观察铁片无锈迹。 ［实验2］将涂水的铁片置于植物油中，并敞口放置于空气中，一天后发现少量锈斑，再过一段时间观察，锈斑面积增大。 (4)植物油 (填“能”或“不能”)完全隔绝空气中的氧气。 (5)根据实验1和实验2的对比，为达到任务一的目的，试管b可采取的改进措施为 。 【项目三】探究植物油隔离对CO2在水中溶解情况的影响 已知：CO2在水中的逸出速率大于溶解速率，故也可用排水法收集CO2。 (6)图二中仪器①的名称 ，发生装置有一处明显的错误 。 (7)实验室制取CO2的化学方程式为 。 (8)装置改进后，用两个量筒分别收集100mLCO2并倒置于水槽中，向其中一个量筒内迅速注入少量植物油，使CO2与水被植物油隔开(CO2与植物油不反应)。测得量筒内CO2体积随时间的变化曲线如图三。 ①分析图三，可得出植物油不能完全将CO2与水隔离，可以 (填“加快”或“减缓”)CO2在水中的溶解。 ②取量筒内的液体少量于试管中，滴加 (填试剂名称)，溶液变红色，说明显酸性。 【答案】(1)缓慢 (2)水/H2O (3)2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 (4)不能 (5)将干燥的铁片置于油中，并敞口放置于潮湿的空气中，观察铁片是否生锈（合理即可） (6) 锥形瓶 长颈漏斗插在液面之上 (7)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ (8) 减缓 石蕊试液 【详解】（1）铁生锈的速度较慢，是缓慢氧化； （2）试管a中铁与氧气、水接触，试管c铁只与氧气接触，一天后试管a中的铁钉生锈而中的铁钉没有生锈，由此可得出：铁生锈需要与水接触 （3）根据“铁钉生锈的其中一步反应是铁与氧气、水共同作用生成Fe(OH)2”可知，该反应的反应物是铁、氧气和水，生成物是Fe(OH)2，化学方程式为：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2； （4）根据实验1、实验2的实验现象，可得出结论是：植物油不能完全隔绝空气中的氧气； （5）任务一中植物油的目的隔绝氧气，试管b可采取的改进措施为将干燥的铁片置于油中，并敞口放置于潮湿的空气中，观察铁片是否生锈； （6）图二中仪器①的名称锥形瓶，发生装置有一处明显的错误长颈漏斗插在液面之上，产生的二氧化碳气体会从长颈漏斗处逸出，量筒中可能有收集不到气体； （7）实验室制取二氧化碳，常用大理石或石灰石与盐酸反应，大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑； （8）①分析图三，无论是否用植物油，二氧化碳气体的体积都减少，用植物油隔离二氧化碳气体减少较慢，可得出植物油不能完全将CO2与水隔离，可以减缓CO2在水中的溶解； ②石蕊遇酸性物质变红色，取量筒内的液体少量于试管中，滴加石蕊试液，溶液变红色，说明显酸性。 二、综合应用题 6．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁制品，时至今日，社会快速发展，钢铁仍然是我国使用最多的合金材料，请围绕金属铁开展主题式学习活动． 主题一：铁的认识 (1)铁元素在元素周期表中的信息及原子结构示意图如图所示，请回答： ①铁的原子序数为 ； ②根据铁原子结构示意图可知，第三电子层x的数值为 ，在化学变化中，铁原子容易失去电子，形成 （填“阳离子”或“阴离子”）． (2)从物质类别角度分析，纯铁属于 （填“混合物”“化合物”或“单质”）；从物质的微观构成认识，铁是由 （填微粒名称）构成的． 主题二：铁的性质及应用 (3)铝的抗腐蚀性强于铁，为什么锤子、剪刀等用铁制而不用铝制，原因是 ． (4)如图所示铁制品中，利用了金属导热性的是__________（填字母序号）． A． B． C． (5)如图是某同学绘制了铁的化学性质网络图．转化②铁在氧气中燃烧，可观察到的现象是 ．不能用铁制容器配制农业上使用的波尔多液杀菌剂（成分中含有硫酸铜），是因为转化 （填序号），反应的化学方程式为 ．转化④发生的反应属于 （填基本反应类型）． 主题三：铁的来源及冶炼 (6)铁在自然界中常以 的形式存在，工业上从含有铁元素并有开采价值的矿石中提炼金属铁． 工业上冶炼钢铁的主要工艺流程如图： ①工业上用赤铁矿炼铁的化学反应方程式为 ． ②流程中焦炭的作用是 、 ． ③从物质成分的角度分析，生铁炼钢过程中，向炼钢炉中通入的目的是 ． 主题四：铁的锈蚀和防护 (7)如图为探究铁锈蚀的实验装置． ①图中三个实验中，试管 （填字母序号）中的铁钉生锈． ②通过对比试管A、C中的现象，可以得出铁生锈需要与 ． ③通过上述实验可知，铁锈蚀是铁与空气中的 和 同时接触的结果． ④铁的锈蚀会造成资源浪费，但只要善于利用其原理，也可以将“害”转化为“利”，请举出一个对生活有利的实例： ． (8)为防止铁的锈蚀，下列采取的措施合理的是 （填字母序号）． A．为防止学校操场上的健身器材生锈，可在其表面喷漆 B．家中常用的铁锅，使用后洗净擦干，并保持表面洁净干燥 C．化学实验室的铁架台生锈了，保留其表面的铁锈，防止继续生锈 【活动总结】金属资源是自然界为人类提供的宝贵财富，请珍爱我们赖以生存的自然环境．也希望同学们通过不断的学习，今后能在金属的开采、利用及保护等方面为社会作出贡献． 【答案】(1) 26 14 阳离子 (2) 单质 铁原子 (3)铁的硬度较大，而铝的硬度较小 (4)B (5) 剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出热量 ③ 置换反应 (6) 化合物 生成还原剂一氧化碳 提高炉内温度 降低生铁中碳元素的含量 (7) C 水接触 氧气 水蒸气 食品保鲜的双吸剂（合理即可） (8)AB 【详解】（1）①由铁元素在元素周期表中的信息可知，左上角的数字表示原子序数，则铁的原子序数为26； ②在原子中，质子数=核外电子数，则26=2+8+x+2，x=14，则第三电子层X的数值为14；铁原子最外层的电子数为2＜4，在化学变化中，铁原子容易失去电子，形成阳离子； （2）单质是由同种元素组成的纯净物，从物质类别角度分析，铁属于单质，铁是由铁原子直接构成的； （3） 铝的抗腐蚀性虽然强于铁，因为铁的硬度较大，而铝的硬度较小，所以锤子、剪刀等用铁制而不用铝制； （4）A、河北沧州铁狮子，不是利用金属的导热性，故选项不符合题意； B、不锈钢水壶，利用金属的导热性，故选项符合题意； C、铸铁井盖利用金属的延展性、硬度大，不是利用金属的导热性，故选项不符合题意； 故选：B； （5）转化②铁在氧气中燃烧，可观察到剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体，放出热量； 波尔多液中含有硫酸铜，铁比铜活泼，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，不能用铁制容器配制农业上使用的波尔多液杀菌剂（成分中含有硫酸铜），是因为转化③，反应的化学方程式为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；转化④为铁与酸反应生成盐和氢气，符合“一换一”的特点，发生的反应属于置换反应； （6）铁在自然界中常以化合物的形式存在，工业上从含有铁元素并有开采价值的矿石中提炼金属铁； ①赤铁矿的主要成分为氧化铁，一氧化碳和氧化铁在高温条件下生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为：； ②流程中焦炭的作用是生成还原剂一氧化碳、提高炉内温度； ③从物质成分的角度分析，生铁炼钢过程中，向炼钢炉中通入的目的是为了降低生铁中碳元素的含量； （7）①图中三个实验中，试管C中的铁钉与氧气和水接触，会生锈； ②通过对比试管A、C中的现象，可以得出铁生锈需要与氧气、水蒸气接触； ④食品保鲜的双吸剂，利用了铁锈蚀的利处； （8）铁与水、氧气充分接触时容易生锈，使铁制品与氧气和水隔绝可以防止生锈； A、为防止学校操场上的健身器材生锈，可在其表面喷漆，隔绝氧气和水，达到防锈的目的，故A措施合理； B、家中常用的铁锅，使用后洗净擦干，并保持表面洁净干燥，可以隔绝水，达到防锈的目的，故B措施合理； C、化学实验室的铁架台生锈了，铁锈比较疏松，保留其表面的铁锈，会加快生锈，故C措施不合理； 故选：AB。 7．金属铁及其制品是现代生活中不可缺少的材料和工具，在生产和生活中的应用极为广泛。请用所学化学知识回答下列问题。 Ⅰ．铁与铁的化合物 (1)金属在生产和生活中有着广泛的用途，铁是目前世界上使用最多的金属。下图是铁原子的结构示意图，其最外层电子数为 。 (2)铁的化合物在现代更多领域发挥着重要作用，其中碳酸亚铁（）不溶于水，可作补血剂，服用后与胃酸反应生成的物质被人体吸收，能促进血红蛋白的生成，写出碳酸亚铁与胃酸反应的化学方程式 。 Ⅱ．钢铁的冶炼 《天工开物》中记载的“炒钢法”，该方法的生产过程如图所示。 资料：潮泥灰主要成分是石灰石。 (3)在炼铁炉中鼓入的空气与矿物逆流而行的目的是 。 (4)不断翻炒液态生铁，是为了降低 元素的含量。 Ⅲ．金属的锈蚀 铁生锈的原理： (5)写出转化为的化学方程式 。 (6)某小组同学利用手持数据采集器，测定铁钉与不同溶液（浓度相等）接触生锈时氧气浓度的变化，装置及数据如图： ①实验所用三种溶液中，铁钉接触到 溶液（填化学式）更容易生锈。 ②根据三条曲线都是“先陡后缓”的现象。关于铁生锈快慢的问题，你能得出的结论是： 。 (7)不但铁会生锈，其他金属也会生锈。 自然界中存在少量铜单质，古人发现用其制成的物品使用一段时间后会生锈。请写出铜生锈生成碱式碳酸铜的化学方程式： 。 Ⅳ．拓展：测定还原性铁粉的组成 还原性铁粉中含有少量，小组同学在老师的指导下进行以下实验。 [资料]：①，在加热时与反应能生成相应氧化物。②不与酸反应。 ③碱石灰的主要成分是氧化钙与氢氧化钠的混合物 [实验1]：取样品，加入足量稀，充分反应后生成。 [实验2]：另取样品，按如图进行实验。 实验后中固体全部变为红棕色，装置的质量增加了。 (8)中红棕色固体的化学式是 。 (9)中， 。 (10)若用空气（过量）替代进行实验，测得的值 （填偏大、偏小或不变），可能的因是 。 【答案】(1)2 (2) (3)使反应物充分接触，充分反应 (4)碳/C (5) (6) 氧气浓度越大，铁锈蚀速率越快 (7) (8) (9) (10) 偏小 空气中二氧化碳进入B装置中，导致B中测定的二氧化碳的值增大，进一步计算出的比值偏小 【详解】（1）据图可知：最外层电子数=26－2－8－14=2。 （2）胃酸即盐酸，碳酸亚铁与胃酸反应生成氯化亚铁、水和二氧化碳。化学方程式为FeCO3+2HCl=FeCl2+CO2↑+H2O。 （3）为使空气与矿物充分接触，反应充分，在炼铁炉中鼓入的空气与矿物逆流而行。 （4）不断翻炒液态生铁，使液态生铁中的碳与氧气充分接触，发生反应而除去，即为了降低碳元素的含量，不断翻炒液态生铁。 （5）根据铁生锈的原理可知，Fe(OH)2与氧气和水反应生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。 （6）①据图可知，实验所用三种溶液中，铁钉接触到氯化铵（化学式为）溶液更容易生锈。 ②根据三条曲线都是“先陡后缓”的现象，关于铁生锈快慢的问题，可以得出氧气浓度高时腐蚀速率快，氧气浓度低时腐蚀速率慢这一结论。 （7） 铜生锈生成碱式碳酸铜，结合题意，根据质量守恒定律知，铜、二氧化碳、氧气和水生成碱式碳酸铜，化学方程式为2Cu+CO2+O2+H2O=Cu2(OH)2CO3。 （8）由于FexCy在加热时与O2反应能生成相应氧化物，A中固体全部变为红棕色，含铁氧化物只有氧化铁是红棕色，故A中红棕色固体是氧化铁，化学式为Fe2O3。 （9）设：29.80g样品中铁的质量为x 所以FexCy的质量=29.80g－28g=1.80g，据图可知，装置B的质量增加了0.44g，为二氧化碳的质量，二氧化碳中的碳源于FexCy中，即FexCy中C的质量=，所以FexCy中Fe的质量=1.80g－0.12g=1.68g。因此，FexCy中，x：y==3：1。 （10）由于空气中含有二氧化碳，将使FexCy中C的质量偏大，Fe的质量偏小，所以若用空气(过量)替代O2进行实验，测得x：y的值偏小。 8．铜是人类使用最早的金属，铜及铜的化合物在生产、生活中应用广泛。 I．对铜制品的认识 (1)深埋于地下的古代青铜器能保存至今的原因，从金属制品锈蚀的条件分析可能是 。 (2)《吕氏春秋·别类篇》载有“金柔锡柔，合两柔则刚”，表明我们的祖先已认识到铜锡合金与纯铜的 不同。 Ⅱ．铜的冶炼 (3)以孔雀石【主要成分为Cu2(OH)2CO3】和木炭为原料，经高温煅烧，冷却得到块状金属铜。 查阅资料：铜的熔点为1083.4℃，氧气充足时炭火温度可达1200℃左右。 冶炼产物是铜块而不是散落在炭粉中的铜颗粒，原因是 。 (4)《淮南万毕术》记载：“曾青得铁则化为铜。”为了模拟此反应，某兴趣小组需要用到光亮的铁钉。若铁钉表面锈迹较多，可用稀盐酸除去铁锈，发生反应的化学方程式为 。 实验中观察到：铁钉表面有红色固体析出，溶液变为浅绿色，出现小气泡。 查阅资料：硫酸铜溶液呈酸性，铁与酸性溶液反应会产生氢气。溶液中氢离子浓度越大，酸性就越强，pH越小。 同学们想探究铁与硫酸铜溶液反应过程中的溶液酸性强弱变化及其原因。将打磨光亮的铁钉放入30mL4%硫酸铜溶液中，插入pH传感器检测溶液pH变化(如图1)，同时插入氧气传感器检测密闭容器内氧气含量的变化(如图2)。 (5)由图1和图2推测，铁与硫酸铜溶液反应过程中溶液的酸性增强的原因可能是 。 设计实验进行验证：用蒸馏水配制30mL4%热的硫酸铜溶液，放入光亮的铁钉，用pH传感器测密闭容器中溶液pH变化(如图3)，对比可知该反应过程中，溶液酸性增强原因推测成立，验证实验中设计使用热的硫酸铜溶液的原因是 。 Ⅲ．硫酸铜制取及应用 (6)将废铜屑倒入稀硫酸中，控温80℃并通入氧气制备硫酸铜，反应的化学方程式为 。 (7)工业上用含有硫酸铜的微蚀刻废液(含有一定量Cu2+、H+、SO42-、H2O2和微量Fe3+)来制备高纯度碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】，用于生产木材防腐剂等。其制备过程如下： ①硫酸铜溶液和碳酸钠反应，发生第二次沉淀，同时生成二氧化碳和一种常见的钠盐，则化学反应方程式为 。 ②第二次沉淀时，若有少量5Cu(OH)2·2CuCO3生成，则产品中铜元素的质量分数 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。 【答案】(1)深埋于地下，隔绝了氧气和二氧化碳 (2)硬度 (3)煅烧的温度高于铜的熔点，反应过程中铜熔化成液体，冷却至室温后凝固成块状 (4) (5) 硫酸亚铁会与空气中的氧气及水反应从而产生氢离子 除去蒸馏水中溶解的氧气，与上述蒸馏水配制30mL4%的硫酸铜溶液实验形成对比 (6) (7) 偏大 【详解】（1）古代青铜器能保存至今除了铜的金属活动性弱，不易生锈外，从铜锈蚀的条件（氧气、二氧化碳和水）分析还可能是深埋于地下，隔绝了氧气和二氧化碳，故填：深埋于地下，隔绝了氧气和二氧化碳； （2）“金柔锡柔，合两柔则刚”，说明铜锡合金与纯铜的硬度不同，故填：硬度； （3）冶炼产物是铜块而不是散落在炭粉中的铜颗粒，是因为煅烧的温度高于铜的熔点，反应过程中铜熔化成液体，冷却至室温后凝固成块状； （4）铁锈主要成分氧化铁，氧化铁与稀盐酸反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式为：； （5）该实验是在密闭容器中进行，容器中含有空气。由图可知，铁与硫酸铜溶液反应过程中，溶液的pH逐渐减小，酸性增强，由于氧气浓度不断减少，则可能因为硫酸亚铁溶液会与氧气及水发生反应产生氢离子，溶液中氢离子浓度越大，酸性就越强； 上述实验中硫酸亚铁溶液与氧气接触，溶液中氢离子浓度越大，酸性越强。设计对比实验进行验证，对比实验中需要不与氧气接触，气体的溶解度随温度的升高而减小，将蒸馏水加热除去蒸馏水中溶解的氧气，配制热的30mL4%硫酸铜溶液，放入光亮的铁钉，用pH传感器测密闭容器中溶液的pH增大，酸性没有增强； （6）80℃时，铜、氧气、稀硫酸反应生成硫酸铜和水，该反应的化学方程式为：； （7）工业上用含有硫酸铜的微蚀刻废液(含有一定量Cu2+、H+、、H2O2和微量Fe3+)来制备高纯度碱式碳酸铜。硫酸铜溶液和碳酸钠反应，生成碱式碳酸铜沉淀、二氧化碳和常见钠盐。根据质量守恒定律，反应前后元素种类和原子个数不变，反应前有钠离子和硫酸根离子，反应后也应该有这两种离子，故推出来常见的钠盐为硫酸钠，化学反应方程式为：； 1个碱式碳酸铜分子中有2个铜原子，而1个5Cu(OH)2•2CuCO3分子中有7个铜原子，所以“沉淀”时若有少量5Cu(OH)2•2CuCO3生成，所以产品中铜元素的质量分数偏大，故填：偏大。 9．早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁制品，时至今日，社会快速发展，钢铁仍然是我国使用最多的金属材料，请围绕金属铁开展主题式学习活动。 主题一：铁的性质及应用 (1)铝的抗腐蚀性强于铁，为什么锤子、剪刀等用铁制而不用铝制 。 (2)下列铁制品中，利用了金属导热性的是___________(填字母)。 A．河北沧州铁狮子   B．不锈钢水壶   C．铸铁井盖   (3)不能用铁制容器配制农业上使用的波尔多液杀菌剂(成分中含有硫酸铜)，原因是 (用化学方程式表示)。 主题二：铁的冶炼 【资料卡片】生铁和钢是含碳量不同的两种铁合金，其中生铁含碳量为2%～4.3%，钢含碳量为0.03%～2%。 (4)下图装置可做一氧化碳还原氧化铁的实验，并检验生成的气体产物。请根据下列实验装置图回答问题： ①A中玻璃管里的现象为 ；发生反应的化学方程式为 。 ②从环保的角度来看，该装置缺少了什么？请设计方案加以改正 。 主题三：铁的锈蚀和防护 (5)对铁生锈的条件进行探究，设计如图实验装置。 ①使用煮沸过的凉开水，其目的是 。 ②几天之后，只观察到装置C中的铁丝生锈了，说明铁的锈蚀与 有关。 ③铁的锈蚀会造成资源浪费，但只要善于利用其原理，也可以将“害”转化为“利”，请举出一个对生活有利的实例： 。 (6)为防止铁的锈蚀，下列采取的措施合理的是 (填字母)。 A．为防止学校操场上的健身器材生锈，可在其表面喷漆 B．家中常用的铁锅，使用后洗净擦干，并保持表面洁净干燥 C．化学实验室的铁架台生锈了，保留其表面的铁锈，防止继续生锈 【活动总结】金属资源是自然界为人类提供的宝贵财富，请珍爱我们赖以生存的自然环境。也希望同学们通过不断的学习，今后能在金属的开采、利用及保护等方面为社会作出贡献。 【答案】(1)因为铁的硬度较大，而铝的硬度较小 (2)B (3) (4) 红棕色固体变为黑色 该实验由于一氧化碳有毒，则需要处理尾气；由于一氧化碳具有可燃性会生成二氧化碳无毒，故可以采用酒精灯点燃尾气处理 (5) 除去水中溶解的氧气 氧气、水 食品保鲜的双吸剂(合理即可) (6)AB 【详解】（1）铝的抗腐蚀性虽然强于铁，因为铁的硬度较大，而铝的硬度较小，所以锤子、剪刀等用铁制而不用铝制； （2）A、河北沧州铁狮子，不是利用金属的导热性，不符合题意； B、不锈钢水壶，利用金属的导热性，符合题意； C、铸铁井盖利用金属的延展性、硬度大，不是利用金属的导热性，不符合题意； 故选B； （3）波尔多液中含有硫酸铜，铁比铜活泼，铁与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为； （4）红棕色的氧化铁被一氧化碳还原成黑色的铁粉，故观察到的现象是：红棕色固体逐渐变成黑色； 一氧化碳还原氧化铁，生成铁和二氧化碳，其化学方程式为：； 一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，该装置没有处理尾气，可以在装置末端放一个点燃的酒精灯； （5）使用煮沸过的凉开水，其目的是除去水中溶解的氧气； A瓶中铁丝只与氧气接触，不生锈，B瓶中铁丝只与水接触，不生锈，C瓶中铁丝与氧气和水接触，生锈，A、C对比可知，铁生锈需要与水接触，B、C对比可知，铁生锈需要与氧气接触，故铁的锈蚀与氧气和水有关； 铁生锈的原理是铁与空气中的氧气和水反应，故可利用铁生锈作食品保鲜的双吸剂； （6）铁与水、氧气充分接触时容易生锈，使铁制品与氧气和水隔绝可以防止生锈； A、为防止学校操场上的健身器材生锈，可在其表面喷漆，隔绝氧气和水，达到防锈的目的，故A措施合理； B、家中常用的铁锅，使用后洗净擦干，并保持表面洁净干燥，可以隔绝水，达到防锈的目的，故B措施合理； C、化学实验室的铁架台生锈了，铁锈比较疏松，保留其表面的铁锈，会加快生锈，故C措施不合理； 故选AB。 10．暖宝宝是日常生活中广泛使用的一次性取暖用品，某化学实践小组的同学对其产生了浓厚兴趣，针对其成分（见下图）和发热原理展开了探究。 同学们将暖宝宝中的粉末倒在滤纸上，取出其中黑色粉末做了以下探究： 【任务一】黑色粉末成分探究 (1)取黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，观察到 ，证明黑色粉末中有铁粉。 (2)反应结束后，发现仍有黑色固体残留，经过滤、洗涤、干燥，获得黑色粉末。取样通入氧气点燃，将产物 ，（写出操作和现象）说明黑色粉末中还有碳粉。 【任务二】暖宝宝的发热原理 (3)小组同学分析认为暖宝宝发热的原理是利用袋内的铁粉与 等物质反应放出热量。 (4)某品牌的暖宝宝外包装袋使用不透气塑料的目的是 。 【任务三】探究暖宝宝中的其他成分对发热的影响 小芳根据表格中暖宝宝的成分，设计了图1装置进行探究。先检查装置气密性，然后将5g铁粉和2g活性炭加入三颈烧瓶，t1时刻加入2mL饱和NaCl溶液的同时将装有5mL稀盐酸的注射器插到烧瓶上，采集数据。 (5)根据图2，分析t1~t2s温度明显变化的原因： ；t2s后反应并未停止温度却开始降低，原因是 。 (6)根据图3，分析t3s后压强突然变大的原因： 。 (7)小组同学还了解到新型纳米级铁粉遇到空气立即发生剧烈燃烧。工业上可以利用氢气和氯化亚铁在一定条件下反应制得纳米级铁粉。若要制备1.12kg纳米级铁粉，需要氯化亚铁多少千克？ 【答案】(1)产生气体，溶液变成浅绿色 (2)通入澄清石灰水，石灰水变浑浊 (3)水、氧气 (4)防止铁接触水、氧气而生锈 (5) 铁生锈放热 生锈所放热量小于热量散失 (6)铁生锈消耗氧气，使得锥形瓶内压强变小，稀盐酸被吸入与铁发生反应产生气体 (7)解：设需要氯化亚铁的质量为x， x=2.54kg 答：需要氯化亚铁2.54kg。 【详解】（1）根据实验结论黑色粉末中有铁粉，稀盐酸和铁反应产生氯化亚铁和氢气，取黑色粉末于试管中，加入足量的稀盐酸，观察到产生气体，溶液变成浅绿色，则证明黑色粉末中有铁粉； （2）根据实验结论黑色粉末中还有碳粉，碳和氧气点燃生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，则取样通入氧气点燃，将产物通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明黑色粉末中还有碳粉； （3）铁在潮湿的空气中生锈放热，则暖宝宝发热的原理是利用袋内的铁粉与水、氧气等物质反应放出热量； （4）外包装袋使用不透气塑料可隔绝氧气、水接触铁粉，防止铁生锈； （5）分析图3可知，t1-t2s这段时间温度升高，说明铁生锈放热；t2s后反应并未停止但温度却开始降低，可能的原因是铁生锈放出的热量小于热量的散失； （6）铁生锈消耗氧气，会使瓶内压强减小，稀盐酸被吸入瓶内与铁接触，发生反应产生氢气，使瓶内压强迅速增大，故t3s后压强突然变大； （7）见答案。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！13 学科网（北京）股份有限公司 $$