专题9 实验原理分析类情境探究题-2025年中考化学拉分题专练—实验探究

专题9 实验原理分析类情境探究题 1．氧气是人类赖以生存的物质，不同领域获得氧气的方法不同。 Ⅰ．工业获得氧气 (1)工业以空气为原料获得氧气，工业上选择空气的主要原因是 。 (2)揭开盛有液态空气的容器盖，将燃着的木条置于瓶口上方，可立即观察到 。 a.木条熄灭                    b.木条燃烧更旺 Ⅱ．家庭获得氧气 某款家用制氧利用两种化学试剂［过碳酸钠（）和二氧化锰］同时加入水中制取氧气，装置示意图如图1。 (3)制氧机工作时发生了两步反应， 第一步：； 第二步： 。（用化学方程式表示） (4)图中“加湿过滤仓”的原理与图2中 （填字母）装置类似。 (5)“加湿过滤仓”中的水除了有加湿氧气的作用外，还可能起到的作用是 （填序号）． a.观察氧气生成的速率        b.除去氧气中一些杂质 c.增加氧气质量         d.降低氧气温度 Ⅲ．渔业获得氧气 过氧化钙（）、过氧化钠（）都能与反应生成和相应的碱，运输活鱼时常用到过氧化钙（）来增加水中的含氧量。 (6)过氧化钙与水反应的化学方程式为 。 (7)鱼类运输供氧一般不选择，选择更好，可能原因是 。 Ⅳ．密闭空间获得氧气 (8)氧烛广泛应用于潜艇等紧急场合。一种氧烛主要成分为，还含有少量铁粉。其产氧原理为：触发铁粉燃烧，使分解。 已知：。 ①现有含42.6g 的氧烛，可以提供多少氧气？ 。 ②氧烛的产氧率明显低于理论值的原因可能是 。 2．金属及其化合物在生产生活中有广泛应用。 一、金属材料的有关知识 2025年春晚的吉祥物是可爱的“巳升升”。 (1)“巳升升”头部轮廓上的螺旋形状来源于唐代地宫出土的银质涂金如意。其表层的金在历经千年后依然金光闪耀的原因是 。 (2)“巳升升”眉眼取自三星堆遗址出土的青铜蛇形器的歧羽纹。青铜主要由铜和锡熔合制成，将铜片和锡片分别伸入稀盐酸中，观察到的现象是 ，说明锡的活动性大于铜。青铜的熔点比纯铜 （选填“高”或“低”）。 (3)“巳升升”背部缠枝纹是景泰蓝工艺刻画。景泰蓝制作将28g金拉成65公里长的金丝，说明金具有良好的 ；在其制作过程中将釉料涂在铜器表面，烧制后牢固附着于金属表面，既能够 ，又起到了美化装饰的效果。 二、模拟工业制铁黄（FeOOH） 利用低碳铁块制备FeOOH的流程如下： (4)实验前，利用洗涤剂 作用除去低碳铁块上的油污。实验中滤渣的成分是 。 (5)沉铁后得棕黄色悬浊液，同时得硫酸钠，反应方程式为 ，沉铁时温度不宜太高的原因是 。 (6)棕黄色悬浊液经 ，洗涤、干燥、研磨，得到FeOOH产品。 (7)FeOOH可表示为，活性是一种固体脱硫剂，其脱硫原理是将含硫化合物吸附到脱硫剂的孔隙中进而发生反应（如图）。利用脱除天然气的可转化成和水，当脱硫剂达到饱和后即不再具有脱硫能力，需要对其进行再生。研究表明：一定温度下，通入浓度为的氧气可使重新转化为和S，实现“再生”。 ①利用该固体脱硫剂脱去的化学方程式为 。 ②多次“再生”后，脱硫剂的活性不断下降，脱硫效果明显变差的原因可能是 。 ③“再生”结束的标志是 。 三、测定铁黄（FeOOH）产品中铁元素的含量 (8)准确称取1.000g样品，将其溶于浓盐酸，用还原剂将溶液中的铁离子完全还原为氯化亚铁，再与溶液完全反应（相对分子质量为294），消耗的质量为0.588g。 已知： 该样品中铁元素的质量数为 %（精确到0.1%）。 3．是一种绿色氧化剂，在生产、生活中有广泛应用。 一、的性质 实验1：探究催化分解速率与温度是否有关 【实验过程】将均装有5mL5%溶液（加3滴溶液）的两支试管，分别放入盛有20℃、40℃水的烧杯中，记录反应产生氧气的体积，实验结果如下表： 时间/s 0 20 40 60 80 氧气体积（mL） 20℃ 0 1 3 8 15 40℃ 0 5 12 20 30 (1)催化分解的化学方程式为 。 (2)结合上表实验数据，可得出结论：其他条件相同时， 。 实验2：探究催化分解速率与催化剂的种类是否有关 【实验过程】向均装有5mL5%溶液的两支试管，分别滴入3滴相同浓度的溶液和CuSO4溶液，通过比较气泡的快慢得出结论。 (3)实验中将溶液改为更为合理，理由是 。 实验3：探究溶液中哪种微粒催化分解 已知：溶液中主要含、、和 (4)请设计实验方案，证明对分解起催化作用。 取5mL5%溶液于试管中， ，则证明对分解起催化作用。（写出试剂、现象，只能选用一种试剂） 二、的制备 制备常用乙基蒽醌法，其反应原理如图所示： (5)反应中，循环使用的物质为催化剂、 。 (6)制备的总反应方程式为 。 (7)用溶液测定制备的溶液浓度（单位：g·L-1）。 已知：溶液为紫红色，溶液无色。 取10mL溶液于锥形瓶中，逐滴加入溶液，反应原理为 ①滴入最后半滴KMnO₄溶液，溶液颜色恰好由 ，且半分钟内不变色，说明反应完成。 ②实验消耗6.32g，样品中的浓度为 g·L-1 三、的应用 可制备固体消毒剂过氧化脲，制备原理为 已知：过氧化脲在45℃以上不稳定。 (8)干法合成：将高浓度过氧化氢溶液喷雾到尿素固体上，一段时间后经过滤、干燥后即可得粗产品。“喷雾”的目的是 。 (9)湿法合成：向反应容器中先加入30%的溶液，再加入柠檬酸和尿素[化学式为]，控制一定温度，经结晶一系列操作得到过氧化脲粗产品。反应容器中投放的质量比需稍大于理论值，主要原因是 。 (10)制得的过氧化脲粗产品往往混有尿素，提纯产品的操作步骤：溶解、 、降温结晶、过滤、洗涤、低温干燥。 4．我国化工专家侯德榜创立了“侯氏联合制碱法”，为纯碱（）制造作出了重大贡献，促进了世界制碱技术的发展。化学小组对制碱过程进行项目化学习。 任务1：认识原理 ；。 任务2：制备原料 (1)配制饱和氯化钠溶液。常温下，的溶解度为。该温度下，氯化钠饱和溶液的溶质质量分数 为 。从微观角度分析，下列图示中最接近NaCl溶液真实情况的是 （填字母）。 (2)获取气体。加热硫酸铵和氢氧化钙的固体混合物，将湿润的红色石蕊试纸放在导管a端，当观察 到 时，连接，收集，待储气袋集满后关闭弹簧夹，如图1。再用相同规格的储气袋集满一袋气体。 任务3：探秘变化 用注射器抽取约饱和食盐水，从导管端注入盛有的储气袋中，关闭弹簧夹，振荡至储气袋完全变瘪。再将该袋内全部液体用注射器吸出，注入盛有的储气袋中，关闭弹簧夹充分振荡，静置后观察到袋内有白色固体析出。请结合图2溶解度曲线，回答下列问题。 (3)析出的白色固体为的主要原因是 。 (4)的溶解度在后无数据，原因可能是 。 任务4：应用产品 (5)析出得到的固体加热分解即制得产品——纯碱。工业上可用纯碱和熟石灰反应制取氢氧化钠，反应的化学方程式为 。 (6)某工厂用65吨NaCl（利用率在90%以上）生产纯碱，同时得到的质量至少是多少吨？（写出计算过程，结果保留一位小数） 5．氢气既是一种极具发展潜力的清洁能源也是重要的化工原料。经过多年项目招引建设和企业培育，扬州已集聚了涵盖氢能产业上游(制氢与供应)、中游(燃料电池核心零部件)、下游(燃料电池汽车等应用)的全产业链相关企业。 Ⅰ．产业上游——制氢与供应 氢气制备来源广泛，可由多种方式制备而得。下图1是全球制氢原料占比统计，下图2是制氢方法的成本比较。 我国化学家研究出一种新型催化剂，在太阳光照射下实现了水的高效分解获得氢气，该反应过程的微观示意图见下图3。在一定温度下，利用Fe—Mo/C作催化剂，裂解乙醇可以制备氢气。下图4是科研人员研究相同温度下裂解乙醇制备氢气时，催化剂中Mo与Fe最佳质量比的实验结果，图中氢气产生速率越高，说明催化剂效果越好。 根据生产来源和制备过程中的碳排放情况，可将氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢这三种类型，具体如表所示。 灰氢 蓝氢 绿氢 化石燃料制氢碳排放高 天然气制氢辅之以二氧化碳捕捉与封存 可再生能源电解水制氢实现全过程100%绿色 (1)由图1可知：目前氢气的主要来源是 (填“水”、“醇类”或“化石燃料”)。结合图2分析，选择该原料制氢的可能原因是 。 (2)上图3中反应Ⅰ的化学方程式为 。 (3)在一定温度下，利用Fe-Mo/C做催化剂，裂解乙醇C2H5OH可以制备氢气。从图4分析得出：其它条件相同时，裂解乙醇制氢催化剂中最佳钼(Mo)铁比是 。 (4)判断下列说法是正确的是_______。 A．由化石能源制得的氢气均称为“灰氢” B．现阶段氢能已经能完全替代化石能源 C．利用太阳能制氢是未来发展方向 Ⅱ．产业中游—燃料电池 (5)氢燃料电池其工作原理是氢气与氧气在一定条件下反应，请写出该反应的化学反应方程式 。 Ⅲ．产业下游—用氢 (6)为了改善环境，扬州开通了氢能源公交线路—101路。氢能源汽车能“零排放”的原因是 ； (7)氢气在工业生产中的应用——合成氨工艺需要用到氢气。在铁触媒(主要成分是Fe3O4)作用下，用体积比为1：3的氮气和氢气合成氨气。合成氨催化过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。在一定温度下可用O2将其“再生”，原理下图5所示。 ①“再生”过程中铁元素的质量分数 (选填“变大”“变小”成“不变”)。 ②通入O2加热，将一定质量的失效催化剂进行“再生”，固体质量与温度变化的关系如下图6所示。T1℃～T2℃时，FeO转化为Fe3O4，T3℃～T4℃时，Fe3O4转化为Fe2O3。由题意可知M= ；A点固体中m(FeO)：m(Fe3O4)= 。 6．贵州铜仁地区有丰富的铜矿资源，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除了铜的金属活动性弱，不易生锈外，从金属制品锈蚀的条件分析还可能是深埋于地下，隔绝了 。 (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 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：①孔雀石受热分解生成CuO、H2O和CO2. ②铜的熔点为1083.4℃，氧气充足时炭火温度可达1200℃左右。 (3)Cu2(OH)2CO3受热分解反应的化学方程式是 。 (4)冶炼产物是铜块而不是散落在炭粉中的铜颗粒，原因是 。 (5)《淮南万毕术》记载：“曾青得铁则化为铜。”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)。 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 。 Ⅲ．硫酸铜制取及应用 (6)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【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，反应的化学方程式为 。 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”)。 7．人类文明进步与金属材料发展的关系十分密切。某化学研究小组的同学对金属进行系列研究。 【活动一】探究金属的冶炼。 小组查阅资料发现我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。资料：①湖泥灰主要成分是石灰石；②铁的熔点是1535℃。 根据图文回答下列问题： (1)工匠们在炼铁过程中，先将铁矿石粉碎再投入炼铁炉目的是 ； (2)要使方塘中生铁变成钢铁，关键步骤是不断翻炒液态生铁，其目的是 ； 【活动二】实验室模拟工业炼铁 已知：草酸钠固体(化学式为)加热分解生成碳酸钠和一氧化碳，化学小组利用此反应制备一氧化碳，并用一氧化碳还原氧化铁。他们设计的实验装置如下： (3)写出该实验中制备一氧化碳的化学方程式 。 (4)直玻璃管中的现象是 ； (5)已知甲装置是为了防止倒吸，乙装置的作用是：①检验并吸收二氧化碳：② 。 【活动三】探究金属的活动性及纯度 (6)小轩同学将铝丝插入硫酸铜溶液中未发现明显的实验现象。出现该现象的原因是实验前没有进行什么操作？ ； (7)经研究发现该反应的微观示意图如图所示，图中微粒未完全画出，则下列说法中正确的是___________。 A．硫酸铜溶液中含有的微粒主要有 B．反应过程实际是金属铝与铜离子的反应，硫酸根离子反应前后没有改变 C．反应的实质是得电子生成失电子生成 D．硫酸铜溶液呈蓝色，硫酸铝溶液为无色，说明蓝色可能与有关。 黄铜是铜和锌的合金(Cu—Zn)，它可用来制造机器、电器零件及日用品。为了测定某黄铜样品中铜的质量分数(不考虑黄铜中的杂质)，现将稀盐酸分三次加入黄铜样品粉末中，每次充分反应后，测定生成氢气的质量，实验数据见下表： 第一次 第二次 第三次 加入稀盐酸的体积/ml 5 5 5 生成氢气的质量/g 0.04 m 0.02 试求： (8)m= g； (9)此黄铜样品中铜的质量分数 。 8．兴趣小组以“氢气的制取、性质、应用和储释”为主题开展项目化学习。 【项目一】氢气制取——下图是实验室常见气体制备、除杂和收集装置。 (1)仪器 M 的名称是 。 (2)实验室用锌粒和稀硫酸制取并收集干燥的 H2，所选装置正确的连接顺序是 （填接口字母）。 (3)实验室欲制取 0.2g 氢气。 ①已知：1 摩尔（mol）任何物质的质量以克为单位，数值上都等于该物质的相对分子质量。如：1 摩尔 O2 的质量是 32g。则 0.2g 氢气为 mol 氢气。 ②制取 0.2g 氢气，需溶质质量分数为 9.8%的稀硫酸 克。 【项目二】氢气性质——按如图装置进行 H2 还原CuO 实验。实验过程中可观察到 CuO 粉末由黑色变成红色，无水 CuSO4 固体由白色变成蓝色。 已知：①通常情况下 Cu2O、Cu 均为红色固体； ②Cu2O 可与稀硫酸反应生成 CuSO4、Cu 和 H2O； ③Cu2O 在空气中能溶于稀氨水形成蓝色溶液，铜不能。 (4)无水 CuSO4 由白色变成蓝色，说明 H2 还原 CuO 有 生成。 (5)设计实验证明生成的红色固体是 Cu2O 和 Cu 的混合物：取红色固体于烧杯中， （写出实验方法、现象，供选择的试剂：稀硫酸、稀氨水）。 【项目三】氢气应用——兴趣小组设计简易氢氧燃料电池装置。 （如右图），进行实验： 步骤一：断开 S1，闭合 S2，观察到一端玻璃管内的液柱接近溢出时断开 S2。 步骤二：闭合 S1，观察到电流计的指针发生偏转。 (6)步骤一中，发生反应的化学方程式为 ，实验中左侧玻璃管溶液液柱先接近溢出，则左侧电极与电源 （填“正极”或“负极”）相连；从闭合 S2 到断开 S2，这个过程中溶液的 pH 逐渐 （填“增大”或“减小”）。 (7)步骤二中，电流计的指针发生偏转，涉及到的能量转化形式是 。 【项目四】氢气储释——硼氢化钠（NaBH4）储释氢。NaBH4 与水在固体化剂表面释氢的反应原理：NaBH4+4H2O4H2↑+NaB(OH)4 (8)已知：常温下，NaB(OH)4 在水中易结晶析出，且化学反应速率与化剂的接触面积等因素有关。在其他条件相同时，NaBH4的浓度和放氢速率的变化关系如图所示。请结合题中信息解释图中 NaBH4浓度大于 19g/L 后放氢速率减小的原因是 。 9．I．实验室制取氧气是初中重要化学实验之一，根据要求回答问题。 (1)写出仪器甲的名称 。 (2)为了使反应能平稳地进行，应选用的发生装置是 (从图中选填编号，下同)；用向上排空气法收集氧气应选用的装置是 。 (3)若用装置A、E制取并收集氧气，长颈漏斗的下端管口伸入液面下(即液封)，目的是 ；当装置E中出现 现象时，再把导管伸入盛满水的集气瓶开始收集；用该方法收集到的氧气可以完成硫在氧气中的燃烧实验，集气瓶内要预留适量的水，水的作用是 。 (4)加热一定质量的高锰酸钾制取氧气并测定生成氧气的体积，反应的文字表达式为 ，采用如图所示装置(气密性良好)，装置中导管的连接顺序为： 。 Ⅱ．制作简易“制氧机” 某兴趣小组制作了一台简易“制氧机”，如图所示，并购买了供氧剂，购买的供氧剂分为甲、乙两种，甲剂是白色的过碳酸钠固体，乙剂是黑色的二氧化锰粉末。 查阅资料：加水后过碳酸钠会分解生成和继续分解提供氧气。用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。 (5)过滤仓中的水除了有过滤杂质作用，还可以起到的作用是 (写一条即可)。 (6)验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是 。 (7)如表是供氧剂的使用注意事项。据此回答下列问题。 注意事项 1.连续供氧只补加甲剂即可，不必另加乙剂。 2.理想的水温在之间，可连续供氧分钟。水温偏高时，每分钟供氧量增加，供氧时间缩短。 3.可通过增加或减少乙剂用量或加水量来调节供氧速率。 ①其中提到“连续供氧只补加甲剂即可，不必另加乙剂”，不必另加乙剂的原因是 ； ②水温偏高时，每分钟供氧量增加，其原因是 。 Ⅲ．“沸石分子筛”制氧机 以空气为原料，空气经过分子筛时氨气被吸附，氧气通过，从而获得不同浓度的富氧空气。下图为该制氧过程的示意图。 (8)图中代表的是 (用化学符号表示) (9)分离过程的变化属于 (填“物理”或“化学”)变化。 Ⅳ．用下图装置测定制得的“富氧空气”中氧气的含量(集气瓶中“富氧空气”体积为，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷)，操作如下： ①往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为。 ②用电点火装置点燃红磷，充分反应。 ③冷却至室温后打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水平面上，读出量筒内水的体积为。 (10)红磷燃烧的符号表达式为 。 (11)本次实验测得“富氧空气”中氧气的体积分数为 。 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 $$ 专题9 实验原理分析类情境探究题 1．氧气是人类赖以生存的物质，不同领域获得氧气的方法不同。 Ⅰ．工业获得氧气 (1)工业以空气为原料获得氧气，工业上选择空气的主要原因是 。 (2)揭开盛有液态空气的容器盖，将燃着的木条置于瓶口上方，可立即观察到 。 a.木条熄灭                    b.木条燃烧更旺 Ⅱ．家庭获得氧气 某款家用制氧利用两种化学试剂［过碳酸钠（）和二氧化锰］同时加入水中制取氧气，装置示意图如图1。 (3)制氧机工作时发生了两步反应， 第一步：； 第二步： 。（用化学方程式表示） (4)图中“加湿过滤仓”的原理与图2中 （填字母）装置类似。 (5)“加湿过滤仓”中的水除了有加湿氧气的作用外，还可能起到的作用是 （填序号）． a.观察氧气生成的速率        b.除去氧气中一些杂质 c.增加氧气质量         d.降低氧气温度 Ⅲ．渔业获得氧气 过氧化钙（）、过氧化钠（）都能与反应生成和相应的碱，运输活鱼时常用到过氧化钙（）来增加水中的含氧量。 (6)过氧化钙与水反应的化学方程式为 。 (7)鱼类运输供氧一般不选择，选择更好，可能原因是 。 Ⅳ．密闭空间获得氧气 (8)氧烛广泛应用于潜艇等紧急场合。一种氧烛主要成分为，还含有少量铁粉。其产氧原理为：触发铁粉燃烧，使分解。 已知：。 ①现有含42.6g 的氧烛，可以提供多少氧气？ 。 ②氧烛的产氧率明显低于理论值的原因可能是 。 【答案】(1)空气资源丰富、原料易得，成本低廉等 (2)a (3) (4)b (5)abd (6) (7)Na2O2与水反应生成强碱NaOH危害鱼类，CaO2反应生成的Ca（OH）2微溶，对鱼类影响小（合理即可） (8) 19.2g 部分氯酸钠未完全分解或生成的氧气与铁发生了反应（合理即可） 【详解】（1）空气在自然界中储量丰富，原料易得，成本低廉，这是工业选择空气为原料制氧气的主要原因； （2）液态空气中氮气沸点低于氧气，打开容器时氮气先汽化逸出，氮气不能燃烧且不支持燃烧，将燃着木条置于瓶口，木条会熄灭，故选a； （3）根据第一个反应可知，第二步是过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，化学方程式为； （4）图1“加湿过滤仓”中氧气通过水，起到类似洗气的作用；图2中a装置为气体从长导管通入液体（洗气原理），经过润湿后从短导管排出，故选b； （5）a、氧气不易溶于水，将氧气通过水，可通过观察“加湿过滤仓”中的产生气泡的快慢，判断氧气生成的速率，正确； b、“加湿过滤仓”中的水可吸收氧气中部分杂质，除去氧气中一些杂质，正确； c、“加湿过滤仓”中的水不能增加氧气质量，错误； d、“加湿过滤仓”中的水可吸收热量，降低氧气温度，正确； 故选abd； （6）过氧化钙（）、过氧化钠（）都能与反应生成和相应的碱，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，则过氧化钙与水反应生成氧气和氢氧化钙，化学方程式为； （7）过氧化钠与水反应生成强碱NaOH，会破坏水体环境，危害鱼类；而过氧化钙反应生成的氢氧化钙微溶于水，碱性较弱，对鱼类影响小，因此选用过氧化钙； （8）①解：设现有含42.6g 的氧烛，可以提供氧气的质量为x， x=19.2g 答：现有含42.6g 的氧烛，可以提供19.2g氧气 ②氧烛的产氧率明显低于理论值的原因可能是部分氯酸钠未完全分解或生成的氧气与铁发生了反应。 2．金属及其化合物在生产生活中有广泛应用。 一、金属材料的有关知识 2025年春晚的吉祥物是可爱的“巳升升”。 (1)“巳升升”头部轮廓上的螺旋形状来源于唐代地宫出土的银质涂金如意。其表层的金在历经千年后依然金光闪耀的原因是 。 (2)“巳升升”眉眼取自三星堆遗址出土的青铜蛇形器的歧羽纹。青铜主要由铜和锡熔合制成，将铜片和锡片分别伸入稀盐酸中，观察到的现象是 ，说明锡的活动性大于铜。青铜的熔点比纯铜 （选填“高”或“低”）。 (3)“巳升升”背部缠枝纹是景泰蓝工艺刻画。景泰蓝制作将28g金拉成65公里长的金丝，说明金具有良好的 ；在其制作过程中将釉料涂在铜器表面，烧制后牢固附着于金属表面，既能够 ，又起到了美化装饰的效果。 二、模拟工业制铁黄（FeOOH） 利用低碳铁块制备FeOOH的流程如下： (4)实验前，利用洗涤剂 作用除去低碳铁块上的油污。实验中滤渣的成分是 。 (5)沉铁后得棕黄色悬浊液，同时得硫酸钠，反应方程式为 ，沉铁时温度不宜太高的原因是 。 (6)棕黄色悬浊液经 ，洗涤、干燥、研磨，得到FeOOH产品。 (7)FeOOH可表示为，活性是一种固体脱硫剂，其脱硫原理是将含硫化合物吸附到脱硫剂的孔隙中进而发生反应（如图）。利用脱除天然气的可转化成和水，当脱硫剂达到饱和后即不再具有脱硫能力，需要对其进行再生。研究表明：一定温度下，通入浓度为的氧气可使重新转化为和S，实现“再生”。 ①利用该固体脱硫剂脱去的化学方程式为 。 ②多次“再生”后，脱硫剂的活性不断下降，脱硫效果明显变差的原因可能是 。 ③“再生”结束的标志是 。 三、测定铁黄（FeOOH）产品中铁元素的含量 (8)准确称取1.000g样品，将其溶于浓盐酸，用还原剂将溶液中的铁离子完全还原为氯化亚铁，再与溶液完全反应（相对分子质量为294），消耗的质量为0.588g。 已知： 该样品中铁元素的质量数为 %（精确到0.1%）。 【答案】(1)金的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应（合理即可） (2) 锡片表面有气泡生成而铜片没有明显现象 低 (3) 延展性 防止金属腐蚀 (4) 乳化 碳 (5) 温度过高会使生成物进一步分解或转化为其他氧化物，影响铁黄的制备（合理即可） (6)过滤 (7) Fe2O3⋅H2O+3H2S=Fe2S3⋅H2O+3H2O 多次再生后，脱硫剂表面的大部分空隙被硫填充，故脱硫效果变差 氧气浓度不再变化/氧气浓度不再下降 (8)67.2% 【详解】（1）金的化学性质稳定，不易与其他物质发生反应，故银质涂金如意历经千年依然金光闪耀； （2）锡的活动性大于铜，铜不与稀盐酸反应，则锡和稀盐酸反应会生成氢气，所以观察到的现象为：锡片表面有气泡生成而铜片没有明显现象； 合金的熔点比组成其纯金属的熔点低，所以青铜的熔点小于纯铜的熔点； （3）将28克金拉成65公里长的金丝，是利用了金的延展性； 景泰蓝工艺将釉料涂在铜器表面，烧制后牢固附着于金属表面，能够将金属和其它物质隔绝开，既能够防止金属腐蚀，又起到了美化装饰效果 （4）洗涤剂具有乳化功能，则实验前，利用洗涤剂乳化作用除去低碳铁皮上的油污； 低碳铁块中的铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，而碳不跟稀硫酸反应，所以过滤后滤渣的成分是碳； （5）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，滤液中含有硫酸亚铁，依据沉铁后滤液中有硫酸钠并得到棕黄色悬浊液，该反应是硫酸亚铁和氢氧化钠、氧气反应生成氢氧化铁、水、硫酸钠，反应的化学方程式为：； 氢氧化铁受热能分解，沉铁时温度不宜太高的原因是：温度过高会使生成物进一步分解或转化为其他氧化物，影响铁黄的制备； （6）过滤可以将悬浊液中的固体和水分离，在经过洗涤、干燥、研磨，得到FeOOH产品 （7）①由题干信息可知，利用Fe2O3•H2O脱除天然气的H2S可转化成Fe2S3•H2O和水，该反应的化学方程式为：Fe2O3⋅H2O+3H2S=Fe2S3⋅H2O+3H2O； ②该固体脱硫剂，其脱硫原理是将含硫化合物吸附到脱硫剂的孔隙中，进而发生反应，当脱硫剂达到饱和后即不再具有脱硫能力，故脱硫效果明显变差的原因可能是：多次再生后，脱硫剂表面的大部分空隙被硫填充，故脱硫效果变差； ③一定的温度下，通入浓度为4%的氧气可使Fe2S3•H2O重新转化为Fe2O3•H2O和S，实现“再生”，故“再生”结束的标志是氧气浓度不再变化或不再下降； （8）设参加反应的氯化亚铁的质量为x x=1.524g 该样品中铁元素的质量数为：。 3．是一种绿色氧化剂，在生产、生活中有广泛应用。 一、的性质 实验1：探究催化分解速率与温度是否有关 【实验过程】将均装有5mL5%溶液（加3滴溶液）的两支试管，分别放入盛有20℃、40℃水的烧杯中，记录反应产生氧气的体积，实验结果如下表： 时间/s 0 20 40 60 80 氧气体积（mL） 20℃ 0 1 3 8 15 40℃ 0 5 12 20 30 (1)催化分解的化学方程式为 。 (2)结合上表实验数据，可得出结论：其他条件相同时， 。 实验2：探究催化分解速率与催化剂的种类是否有关 【实验过程】向均装有5mL5%溶液的两支试管，分别滴入3滴相同浓度的溶液和CuSO4溶液，通过比较气泡的快慢得出结论。 (3)实验中将溶液改为更为合理，理由是 。 实验3：探究溶液中哪种微粒催化分解 已知：溶液中主要含、、和 (4)请设计实验方案，证明对分解起催化作用。 取5mL5%溶液于试管中， ，则证明对分解起催化作用。（写出试剂、现象，只能选用一种试剂） 二、的制备 制备常用乙基蒽醌法，其反应原理如图所示： (5)反应中，循环使用的物质为催化剂、 。 (6)制备的总反应方程式为 。 (7)用溶液测定制备的溶液浓度（单位：g·L-1）。 已知：溶液为紫红色，溶液无色。 取10mL溶液于锥形瓶中，逐滴加入溶液，反应原理为 ①滴入最后半滴KMnO₄溶液，溶液颜色恰好由 ，且半分钟内不变色，说明反应完成。 ②实验消耗6.32g，样品中的浓度为 g·L-1 三、的应用 可制备固体消毒剂过氧化脲，制备原理为 已知：过氧化脲在45℃以上不稳定。 (8)干法合成：将高浓度过氧化氢溶液喷雾到尿素固体上，一段时间后经过滤、干燥后即可得粗产品。“喷雾”的目的是 。 (9)湿法合成：向反应容器中先加入30%的溶液，再加入柠檬酸和尿素[化学式为]，控制一定温度，经结晶一系列操作得到过氧化脲粗产品。反应容器中投放的质量比需稍大于理论值，主要原因是 。 (10)制得的过氧化脲粗产品往往混有尿素，提纯产品的操作步骤：溶解、 、降温结晶、过滤、洗涤、低温干燥。 【答案】(1) (2)温度越高，反应速率越快 (3)消除阴离子不同对实验的干扰（或使阴离子相同） (4)向试管中滴加少量的盐酸，产生气泡速度没有变快或把带火星的木条伸入试管中，木条不复燃， (5)乙基蒽醌/EAQ (6) (7) 无色变为浅紫红色 340g/L (8)增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分 (9)过氧化氢受热容易分解 (10)在45℃下蒸发浓缩 【详解】（1）过氧化氢在氯化铁的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为：； （2）由表中数据可知，其他条件相同时，温度越高，相同时间内生成氧气的体积越大，说明其他条件相同时，温度越高，反应速率越快； （3）实验中将硫酸铜溶液改为氯化铜更为合理，是因为氯化铜和氯化铁的阴离子均为氯离子，可消除阴离子不同对实验的干扰； （4）设计实验证明铁离子对过氧化氢分解起到催化作用，氯化铁由铁离子和氯离子构成，则可设计实验证明氯离子不能加快过氧化氢的分解，盐酸中含氯离子，故可设计实验：取5mL 5%过氧化氢溶液于试管中，向试管中滴加少量的盐酸，产生气泡速度没有变快或把带火星的木条伸入试管中，木条不复燃，说明氯离子不能加快过氧化氢的分解，则证明铁离子对过氧化氢分解起到催化作用； （5）由图可知，乙基蒽醌在反应Ⅰ中是反应物，在反应Ⅱ中是生成物，可以循环使用； （6）由图可知，该反应的总反应为氢气和氧气在催化剂的作用下反应生成过氧化氢，该反应的化学方程式为：； （7）①高锰酸钾溶液是紫红色的，高锰酸钾和过氧化氢、硫酸反应生成硫酸钾、硫酸锰、氧气和水，硫酸钾和硫酸锰溶液均是无色的，故滴入最后半滴高锰酸钾溶液，溶液颜色恰好由无色变为紫红色，且半分钟内不变色，说明反应完成； ②解：设样品中的质量为x g 10mL=0.01L 的浓度： 答：样品中的浓度为 （8）“喷雾”的目的是：增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分； （9）反应容器中投放的质量比需稍大于理论值，主要原因是：过氧化氢不稳定，受热易分解； （10）过氧化脲在45℃以上不稳定，故制得的过氧化脲粗产品往往混有尿素，提纯产品的操作步骤：溶解、在45℃下蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、低温干燥。 4．我国化工专家侯德榜创立了“侯氏联合制碱法”，为纯碱（）制造作出了重大贡献，促进了世界制碱技术的发展。化学小组对制碱过程进行项目化学习。 任务1：认识原理 ；。 任务2：制备原料 (1)配制饱和氯化钠溶液。常温下，的溶解度为。该温度下，氯化钠饱和溶液的溶质质量分数 为 。从微观角度分析，下列图示中最接近NaCl溶液真实情况的是 （填字母）。 (2)获取气体。加热硫酸铵和氢氧化钙的固体混合物，将湿润的红色石蕊试纸放在导管a端，当观察 到 时，连接，收集，待储气袋集满后关闭弹簧夹，如图1。再用相同规格的储气袋集满一袋气体。 任务3：探秘变化 用注射器抽取约饱和食盐水，从导管端注入盛有的储气袋中，关闭弹簧夹，振荡至储气袋完全变瘪。再将该袋内全部液体用注射器吸出，注入盛有的储气袋中，关闭弹簧夹充分振荡，静置后观察到袋内有白色固体析出。请结合图2溶解度曲线，回答下列问题。 (3)析出的白色固体为的主要原因是 。 (4)的溶解度在后无数据，原因可能是 。 任务4：应用产品 (5)析出得到的固体加热分解即制得产品——纯碱。工业上可用纯碱和熟石灰反应制取氢氧化钠，反应的化学方程式为 。 (6)某工厂用65吨NaCl（利用率在90%以上）生产纯碱，同时得到的质量至少是多少吨？（写出计算过程，结果保留一位小数） 【答案】(1) A (2)湿润的红色石蕊试纸变蓝 (3)相同温度下，NaHCO3的溶解度小于NH4Cl的溶解度 (4)时溶液中的碳酸氢钠受热分解 (5)Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH (6)53.5 【详解】（1）常温下，的溶解度为。该温度下，氯化钠饱和溶液的溶质质量分数为：。氯化钠溶液中含有钠离子、氯离子、水分子三种粒子，溶液具有均一性，所以从微观角度分析，图示中最接近NaCl溶液真实情况的是A。 （2）加热硫酸铵和氢氧化钙的固体混合物，发生反应生成氨气、硫酸钙、水，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，将湿润的红色石蕊试纸放在导管a端，观察到湿润的红色石蕊试纸变蓝。 （3）析出的白色固体为的主要原因是：相同温度下，NaHCO3的溶解度小于NH4Cl的溶解度。 （4）的溶解度在后无数据，原因可能是：时溶液中的碳酸氢钠受热分解。 （5）工业上可用纯碱和熟石灰反应制取氢氧化钠，根据质量守恒定律，反应的化学方程式为：Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH。 （6）解：根据质量守恒定律，可得关系式为：NaCl~NH4Cl，设得到的质量至少为x。 ，x=53.5t 答：得到的质量至少为53.5t。 5．氢气既是一种极具发展潜力的清洁能源也是重要的化工原料。经过多年项目招引建设和企业培育，扬州已集聚了涵盖氢能产业上游(制氢与供应)、中游(燃料电池核心零部件)、下游(燃料电池汽车等应用)的全产业链相关企业。 Ⅰ．产业上游——制氢与供应 氢气制备来源广泛，可由多种方式制备而得。下图1是全球制氢原料占比统计，下图2是制氢方法的成本比较。 我国化学家研究出一种新型催化剂，在太阳光照射下实现了水的高效分解获得氢气，该反应过程的微观示意图见下图3。在一定温度下，利用Fe—Mo/C作催化剂，裂解乙醇可以制备氢气。下图4是科研人员研究相同温度下裂解乙醇制备氢气时，催化剂中Mo与Fe最佳质量比的实验结果，图中氢气产生速率越高，说明催化剂效果越好。 根据生产来源和制备过程中的碳排放情况，可将氢能分为灰氢、蓝氢和绿氢这三种类型，具体如表所示。 灰氢 蓝氢 绿氢 化石燃料制氢碳排放高 天然气制氢辅之以二氧化碳捕捉与封存 可再生能源电解水制氢实现全过程100%绿色 (1)由图1可知：目前氢气的主要来源是 (填“水”、“醇类”或“化石燃料”)。结合图2分析，选择该原料制氢的可能原因是 。 (2)上图3中反应Ⅰ的化学方程式为 。 (3)在一定温度下，利用Fe-Mo/C做催化剂，裂解乙醇C2H5OH可以制备氢气。从图4分析得出：其它条件相同时，裂解乙醇制氢催化剂中最佳钼(Mo)铁比是 。 (4)判断下列说法是正确的是_______。 A．由化石能源制得的氢气均称为“灰氢” B．现阶段氢能已经能完全替代化石能源 C．利用太阳能制氢是未来发展方向 Ⅱ．产业中游—燃料电池 (5)氢燃料电池其工作原理是氢气与氧气在一定条件下反应，请写出该反应的化学反应方程式 。 Ⅲ．产业下游—用氢 (6)为了改善环境，扬州开通了氢能源公交线路—101路。氢能源汽车能“零排放”的原因是 ； (7)氢气在工业生产中的应用——合成氨工艺需要用到氢气。在铁触媒(主要成分是Fe3O4)作用下，用体积比为1：3的氮气和氢气合成氨气。合成氨催化过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。在一定温度下可用O2将其“再生”，原理下图5所示。 ①“再生”过程中铁元素的质量分数 (选填“变大”“变小”成“不变”)。 ②通入O2加热，将一定质量的失效催化剂进行“再生”，固体质量与温度变化的关系如下图6所示。T1℃～T2℃时，FeO转化为Fe3O4，T3℃～T4℃时，Fe3O4转化为Fe2O3。由题意可知M= ；A点固体中m(FeO)：m(Fe3O4)= 。 【答案】(1) 化石燃料 制取相同质量的氢气，成本较低 (2) (3)1:9 (4)C (5) (6)氢气燃烧产物为水，无污染 (7) 变小 46.4g 9:29 【详解】（1）由图1可知，天然气制取氢气的占比最大，天然气为化石燃料，则氢气的主要来源是化石燃料； 由图2可知，制取相同质量的氢气，化石燃料的成本较低。 （2）由图3可知，反应Ⅰ为水在催化剂作用下生成过氧化氢和氢气，反应的化学方程式为：。 （3）由图4可知，其他条件相同时，当Mo：Fe=1：9时，氢气产率最高，则其它条件相同时，裂解乙醇制氢催化剂中最佳钼(Mo)铁比是1：9。 （4）A、根据表中内容可知，由化石能源制得的氢气，按照释放二氧化碳的多少把氢分为灰氢、蓝氢，该选项说法不正确； B、目前我们使用的能源仍为化石能源，氢能并没有完全替代化石能源，该选项说法不正确； C、太阳能取之不尽用之不竭，是未来制氢的发展方向，该选项说法正确。 故选C。 （5）氢气和氧气在一定条件下反应生成水，反应的化学方程式为：。 （6）氢气燃烧产物只有水，没有污染，则能“零排放”。 （7）①再生过程中，FeO和氧气反应生成Fe3O4，根据反应前后元素质量不变，可知铁元素质量分数变小。 ②T4℃时固体为氧化铁，而48gFe2O3中铁元素的质量为，T2℃时固体为四氧化三铁，根据反应前后铁元素质量不变，则四氧化三铁的质量为，即M=46.4； 设A点时FeO的质量为x，则 解得x=10.8g 则A点固体中m(FeO)：m(Fe3O4)=10.8g：（45.6g-10.8g）=9：29。 6．贵州铜仁地区有丰富的铜矿资源，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除了铜的金属活动性弱，不易生锈外，从金属制品锈蚀的条件分析还可能是深埋于地下，隔绝了 。 (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 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：①孔雀石受热分解生成CuO、H2O和CO2. ②铜的熔点为1083.4℃，氧气充足时炭火温度可达1200℃左右。 (3)Cu2(OH)2CO3受热分解反应的化学方程式是 。 (4)冶炼产物是铜块而不是散落在炭粉中的铜颗粒，原因是 。 (5)《淮南万毕术》记载：“曾青得铁则化为铜。”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)。 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 。 Ⅲ．硫酸铜制取及应用 (6)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【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，反应的化学方程式为 。 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)氧气/O2 (2)硬度 (3) (4)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 (5)硫酸亚铁会与空气中的氧气及水反应从而产生氢离子 (6) Na2SO4 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，从铁锈蚀的条件(氧气、水)推理还可能是深埋于地下，隔绝了氧气； （2）“金柔锡柔，合两柔则刚”，说明铜锡合金与纯铜的硬度不同； （3）Cu2(OH)2CO3受热分解生成氧化铜、二氧化碳和水，反应的化学方程式为； （4）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； （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； （6）①根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，反应前Cu、S、O、Na、C、H的原子个数分别为2、2、15、4、2、2，反应后Cu、S、O、Na、C、H原子个数分别为2、0、7、0、2、2，还缺少2个硫原子、8个氧原子和4个钠原子，则横线上物质的化学式为Na2SO4； ②1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。 7．人类文明进步与金属材料发展的关系十分密切。某化学研究小组的同学对金属进行系列研究。 【活动一】探究金属的冶炼。 小组查阅资料发现我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载的“炒钢法”如图1，该方法的生产过程可用图2表示。资料：①湖泥灰主要成分是石灰石；②铁的熔点是1535℃。 根据图文回答下列问题： (1)工匠们在炼铁过程中，先将铁矿石粉碎再投入炼铁炉目的是 ； (2)要使方塘中生铁变成钢铁，关键步骤是不断翻炒液态生铁，其目的是 ； 【活动二】实验室模拟工业炼铁 已知：草酸钠固体(化学式为)加热分解生成碳酸钠和一氧化碳，化学小组利用此反应制备一氧化碳，并用一氧化碳还原氧化铁。他们设计的实验装置如下： (3)写出该实验中制备一氧化碳的化学方程式 。 (4)直玻璃管中的现象是 ； (5)已知甲装置是为了防止倒吸，乙装置的作用是：①检验并吸收二氧化碳：② 。 【活动三】探究金属的活动性及纯度 (6)小轩同学将铝丝插入硫酸铜溶液中未发现明显的实验现象。出现该现象的原因是实验前没有进行什么操作？ ； (7)经研究发现该反应的微观示意图如图所示，图中微粒未完全画出，则下列说法中正确的是___________。 A．硫酸铜溶液中含有的微粒主要有 B．反应过程实际是金属铝与铜离子的反应，硫酸根离子反应前后没有改变 C．反应的实质是得电子生成失电子生成 D．硫酸铜溶液呈蓝色，硫酸铝溶液为无色，说明蓝色可能与有关。 黄铜是铜和锌的合金(Cu—Zn)，它可用来制造机器、电器零件及日用品。为了测定某黄铜样品中铜的质量分数(不考虑黄铜中的杂质)，现将稀盐酸分三次加入黄铜样品粉末中，每次充分反应后，测定生成氢气的质量，实验数据见下表： 第一次 第二次 第三次 加入稀盐酸的体积/ml 5 5 5 生成氢气的质量/g 0.04 m 0.02 试求： (8)m= g； (9)此黄铜样品中铜的质量分数 。 【答案】(1)增大反应物之间的接触面积，使反应快速充分 (2)降低生铁中碳的含量 (3) (4)红棕色(或红色)粉末变成黑色 (5)收集，防止污染空气 (6)没有对铝丝打磨除去表面氧化物 (7)ABD (8)0.04 (9) 35%。 【详解】（1）工匠们在炼铁过程中，先将铁矿石粉碎再投入炼铁炉目的是增大反应物的接触面积，使反应更充分； （2）生铁含碳量一般在 2% - 4.3% 之间， 钢含碳量通常在 0.03% - 2% 之间，不断翻炒液态生铁，其目的是使生铁中的碳与氧气充分反应，降低碳的含量； （3）草酸钠固体(化学式为)加热分解生成碳酸钠和一氧化碳，反应的化学方程式为：； （4）直玻璃管中一氧化碳还原氧化铁生成铁和二氧化碳，氧化铁（Fe2O3）为红棕色，被还原生成黑色的铁粉，所以直玻璃管中的现象是红棕色粉末逐渐变黑。 （5）乙装置中装有澄清石灰水，能检验并吸收二氧化碳，同时一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，一氧化碳不与澄清石灰水反应，所以乙装置还起到收集一氧化碳，防止污染空气的作用； （6）铝在空气中易与氧气反应，表面形成一层致密的氧化铝薄膜。小轩同学将铝丝插入硫酸铜溶液中未发现明显的实验现象，出现该现象的原因是实验前没有打磨铝丝，氧化铝薄膜阻止了铝与硫酸铜溶液接触发生反应； （7）A：硫酸铜溶液是硫酸铜溶于水形成的，硫酸铜由铜离子（Cu2+）和硫酸根离子（）构成，水由水分子（H2O）构成，硫酸铜溶液中含有的微粒主要有，正确； B、从微观示意图可以看出，反应过程实际是金属铝与铜离子的反应，硫酸根离子没有参与反应，反应前后没有改变，正确； C、反应的实质是Al失去电子生成Al3+，Cu2+得到电子生成Cu，错误； D、硫酸铜溶液呈蓝色，硫酸铝溶液为无色，两种溶液中硫酸根离子相同，不同的是阳离子，所以说明蓝色可能与Cu2+有关，正确。 故选 ABD。 （8）由表格数据可知，第一次加入5mL稀盐酸生成氢气0.04g，第三次加入5mL稀盐酸生成氢气0.02g，说明第三次加入稀盐酸时锌已经完全反应。前两次加入稀盐酸时锌有剩余，每次产生氢气的质量应该相同，所以m=0.04g； （9）由表格数据可知，生成氢气的总质量为0.04g+0.04g+0.02g=0.1g； 设：黄铜样品中锌的质量为x。 黄铜样品中锌的质量分数= 因此，铜的质量分数 8．兴趣小组以“氢气的制取、性质、应用和储释”为主题开展项目化学习。 【项目一】氢气制取——下图是实验室常见气体制备、除杂和收集装置。 (1)仪器 M 的名称是 。 (2)实验室用锌粒和稀硫酸制取并收集干燥的 H2，所选装置正确的连接顺序是 （填接口字母）。 (3)实验室欲制取 0.2g 氢气。 ①已知：1 摩尔（mol）任何物质的质量以克为单位，数值上都等于该物质的相对分子质量。如：1 摩尔 O2 的质量是 32g。则 0.2g 氢气为 mol 氢气。 ②制取 0.2g 氢气，需溶质质量分数为 9.8%的稀硫酸 克。 【项目二】氢气性质——按如图装置进行 H2 还原CuO 实验。实验过程中可观察到 CuO 粉末由黑色变成红色，无水 CuSO4 固体由白色变成蓝色。 已知：①通常情况下 Cu2O、Cu 均为红色固体； ②Cu2O 可与稀硫酸反应生成 CuSO4、Cu 和 H2O； ③Cu2O 在空气中能溶于稀氨水形成蓝色溶液，铜不能。 (4)无水 CuSO4 由白色变成蓝色，说明 H2 还原 CuO 有 生成。 (5)设计实验证明生成的红色固体是 Cu2O 和 Cu 的混合物：取红色固体于烧杯中， （写出实验方法、现象，供选择的试剂：稀硫酸、稀氨水）。 【项目三】氢气应用——兴趣小组设计简易氢氧燃料电池装置。 （如右图），进行实验： 步骤一：断开 S1，闭合 S2，观察到一端玻璃管内的液柱接近溢出时断开 S2。 步骤二：闭合 S1，观察到电流计的指针发生偏转。 (6)步骤一中，发生反应的化学方程式为 ，实验中左侧玻璃管溶液液柱先接近溢出，则左侧电极与电源 （填“正极”或“负极”）相连；从闭合 S2 到断开 S2，这个过程中溶液的 pH 逐渐 （填“增大”或“减小”）。 (7)步骤二中，电流计的指针发生偏转，涉及到的能量转化形式是 。 【项目四】氢气储释——硼氢化钠（NaBH4）储释氢。NaBH4 与水在固体化剂表面释氢的反应原理：NaBH4+4H2O4H2↑+NaB(OH)4 (8)已知：常温下，NaB(OH)4 在水中易结晶析出，且化学反应速率与化剂的接触面积等因素有关。在其他条件相同时，NaBH4的浓度和放氢速率的变化关系如图所示。请结合题中信息解释图中 NaBH4浓度大于 19g/L 后放氢速率减小的原因是 。 【答案】(1)锥形瓶 (2)b→f→g→d→e (3) 0.1 100g。 (4)水/H2O (5)方法：加入足量稀氨水（或加稀氨水至固体不再减少） 现象：红色固体部分消失，形成蓝色溶液 (6) 负极 减小 (7)化学能→电能 (8)NaB(OH)4形成晶体覆盖在催化剂的表面，使NaBH4与催化剂的接触面积减小，放氢速率减慢 【详解】（1）M的名称为锥形瓶； （2）实验室用稀硫酸和锌粒反应制取并收集干燥的氢气，该反应是固液常温型，发生装置选择B，气体从b导管逸出，浓硫酸具有吸水性，可以干燥混合气体，生成的气体从长管f导管通入浓硫酸，干燥后的气体从短导管g逸出，氢气的密度比空气小，从e导管通入集气瓶，集气瓶中的空气从d导管逸出，选装置正确的连接顺序是b→f→g→d→e； （3）①1 摩尔（mol）任何物质的质量以克为单位，数值上都等于该物质的相对分子质量。如：1 摩尔氧气 的质量是 32g，1mol氢气的质量是2g，则 0.2g 氢气为=0.1mol 氢气； ② 解：设需硫酸的质量为x， x=9.8g 则需溶质质量分数为9.8%的稀硫酸的质量为9.8g÷9.8%=100g （4）无水 CuSO4由白色变成蓝色，说明 H2还原 CuO 有水生成； （5）设计实验证明生成的红色固体是 Cu2O 和 Cu 的混合物，供选择的试剂：稀硫酸、稀氨水，根据Cu2O 在空气中能溶于稀氨水形成蓝色溶液，铜不能，可取红色固体于烧杯中，加入足量稀氨水（或加稀氨水至固体不再减少）；观察到红色固体部分消失，形成蓝色溶液，说明红色固体是 Cu2O 和 Cu 的混合物； （6）步骤一：断开 S1，闭合 S2，水通电分解生成氢气和氧气，化学方程式为； 水通电分解，正极产生氧气，负极产生氢气，氢气和氧气的体积比为2：1，实验中左侧玻璃管溶液液柱先接近溢出，说明左侧产生的气体体积较多，即为氢气，则左侧电极与电源负极相连； 从闭合 S2 到断开 S2，过程中水通电分解生成氢气和氧气，水不断被消耗，硫酸质量不变，则这个过程中硫酸溶液的溶质质量分数增大，溶液的酸性增强， pH 逐渐减小； （7）步骤二中，闭合 S1，观察到电流计的指针发生偏转，涉及到的能量转化形式是化学能转化为电能； （8）在其他条件相同时，NaBH4的浓度和放氢速率的变化关系如图所示。请结合题中信息解释图中NaBH4浓度大于19g/L后放氢速率减小的原因是NaB（OH）4形成结晶覆盖在催化剂的表面，使NaBH4与催化剂的接触面积减小，放氢速率减慢。 9．I．实验室制取氧气是初中重要化学实验之一，根据要求回答问题。 (1)写出仪器甲的名称 。 (2)为了使反应能平稳地进行，应选用的发生装置是 (从图中选填编号，下同)；用向上排空气法收集氧气应选用的装置是 。 (3)若用装置A、E制取并收集氧气，长颈漏斗的下端管口伸入液面下(即液封)，目的是 ；当装置E中出现 现象时，再把导管伸入盛满水的集气瓶开始收集；用该方法收集到的氧气可以完成硫在氧气中的燃烧实验，集气瓶内要预留适量的水，水的作用是 。 (4)加热一定质量的高锰酸钾制取氧气并测定生成氧气的体积，反应的文字表达式为 ，采用如图所示装置(气密性良好)，装置中导管的连接顺序为： 。 Ⅱ．制作简易“制氧机” 某兴趣小组制作了一台简易“制氧机”，如图所示，并购买了供氧剂，购买的供氧剂分为甲、乙两种，甲剂是白色的过碳酸钠固体，乙剂是黑色的二氧化锰粉末。 查阅资料：加水后过碳酸钠会分解生成和继续分解提供氧气。用该制氧机制氧时，在反应仓中加入适量水，再先后加入过碳酸钠和二氧化锰，反应仓内有黑色粉末翻腾，变得浑浊，仓壁变得温热，过滤仓底部导气管口有气泡冒出。 (5)过滤仓中的水除了有过滤杂质作用，还可以起到的作用是 (写一条即可)。 (6)验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是 。 (7)如表是供氧剂的使用注意事项。据此回答下列问题。 注意事项 1.连续供氧只补加甲剂即可，不必另加乙剂。 2.理想的水温在之间，可连续供氧分钟。水温偏高时，每分钟供氧量增加，供氧时间缩短。 3.可通过增加或减少乙剂用量或加水量来调节供氧速率。 ①其中提到“连续供氧只补加甲剂即可，不必另加乙剂”，不必另加乙剂的原因是 ； ②水温偏高时，每分钟供氧量增加，其原因是 。 Ⅲ．“沸石分子筛”制氧机 以空气为原料，空气经过分子筛时氨气被吸附，氧气通过，从而获得不同浓度的富氧空气。下图为该制氧过程的示意图。 (8)图中代表的是 (用化学符号表示) (9)分离过程的变化属于 (填“物理”或“化学”)变化。 Ⅳ．用下图装置测定制得的“富氧空气”中氧气的含量(集气瓶中“富氧空气”体积为，底部残留少量水，燃烧匙内有足量红磷)，操作如下： ①往量筒内加入适量水，读出量筒内水的体积为。 ②用电点火装置点燃红磷，充分反应。 ③冷却至室温后打开止水夹，待右侧量筒内液面不再变化时，排出气球中的气体，调节两边液面在同一水平面上，读出量筒内水的体积为。 (10)红磷燃烧的符号表达式为 。 (11)本次实验测得“富氧空气”中氧气的体积分数为 。 【答案】(1)锥形瓶 (2) B C (3) 防止生成的气体从长颈漏斗口逸出 导管口有气泡连续均匀冒出 吸收二氧化硫，防止污染环境 (4) 高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气 (5)观察氧气流速/湿润氧气/降低氧气温度（合理即可） (6)在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，证明为氧气 (7) 二氧化锰是催化剂，在反应前后质量和化学性质不变，可反复使用 温度高，化学反应速率快 (8) (9)物理 (10) (11)27% 【详解】（1）据图可知，仪器甲的名称是锥形瓶； （2）为了使反应能平稳的进行，应该选择便于控制反应速率的气体发生装置，即B装置作为气体发生装置；用向上排空气法收集氧气时，导管应伸到集气瓶底部以防止收集的气体不纯，所以收集装置应选择C装置； （3）用装置A、E制取并收集氧气，若长颈漏斗的下端没有伸入液面以下，生成的气体可以通过长颈漏斗逸出装置，而不被收集，所以应将长颈漏斗下端浸于液面以下，保证气体不从长颈漏斗逸出；为了防止收集到装置内的空气导致收集到的氧气不纯，不能在导管口刚开始有气泡冒出时就立即收集，应当在导管口气泡连续均匀放出时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶中，开始收集；二氧化硫有毒，会污染环境，可以用水吸收，故集气瓶内要预留适量的水，水的作用是：吸收二氧化硫，防止污染环境； （4）加热高锰酸钾生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的文字表达式为：高锰酸钾锰酸钾＋二氧化锰＋氧气；加热一定质量的高锰酸钾制取氧气并测定生成氧气的体积并采用图中所示装置时，因为氧气会在水中上浮，最终聚集在集气瓶的上方，从而将集气瓶中的水从下方的长导管挤出至量筒中，所以装置中导管的连接顺序为：f→h→g→i； （5）过滤仓中的水除了有过滤杂质作用，还可以起到的作用是观察氧气流速（或湿润氧气或降低氧气温度）； （6）验证过滤仓导出的气体是氧气的方法是在导管口放一根带火星的木条，若木条复燃，证明为氧气； （7）①其中提到“连续供氧只补加甲剂即可，不必另加乙剂”，不必另加乙剂的原因是二氧化锰是催化剂，在反应前后质量和化学性质不变，可反复使用； ②水温偏高时，每分钟供氧量增加，其原因是温度高，化学反应速率快； （8） 根据图示可知，空气经过沸石分子筛时氮气被吸附，氧气通过，从而获得不同浓度的富氧空气，可知图中代表氮分子，符号为N2； （9）分离过程没有生成新物质，属于物理变化； （10）红磷燃烧生成五氧化二磷固体，该反应的符号表达式是：； （11）倒吸过来水的体积即为消耗氧气的体积，则氧气的体积为60mL-33mL=27mL，则本次实验测得“富氧空气”中氧气的体积分数为×100%=27%。 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 $$