题目内容

某化学兴趣小组通过查阅资料得知：固体草酸受热可分解其化学方程式为 H₂C₂O₄?2H₂O

CO↑+CO₂↑+3H₂O，该课题小组的同学在实验室分别进行了如下实验，请回答下列问题：

（1）甲同学利用图1装置制取并收集CO：
①B装置的作用    ．
②CO集满后，将集气瓶由水槽中加盖取出，为防止产生倒吸，应先    （选填“a．先把导管从水槽中移出”或“b．断开A、B之间的连接”）
（2）乙同学为了验证草酸的分解产物，设计了四个方案，分别将混合气体（包括水蒸气）依次通过足量的下列试剂：
A．石灰水、灼热的氧化铜、无水硫酸铜、氢氧化钠溶液
B．无水硫酸铜、氢氧化钠溶液、灼热的氧化铜、石灰水
C．石灰水、无水硫酸铜、灼热的氧化铜、石灰水
D．无水硫酸铜、石灰水、氢氧化钠溶液、灼热的氧化铜、石灰水
你认为其中正确的方案是    ．
（3）丙同学按图2装置利用草酸分解产生的CO测定某种铁的氧化物的组成．
①样品的质量是23.2g，当C装置中铁的氧化物全部被还原后，称量剩余的质量为16.8g，则该铁的氧化物的化学式为    ．
②丁同学认为去掉A装置，对测定铁的氧化物的化学式结果    影响（填“有”或“无”）

【答案】分析：（1）根据草酸分解的产物及实验目的，判断各装置的作用及操作注意事项；二氧化碳与氢氧化钠溶液可反应；
（2）根据所设计方案中试剂在验证混合气体中的作用，设计正确的顺序对混合气体的每一成分进行验证；
（3）①根据对所测装置质量的分析（C装置减少的质量就是氧化物中氧元素的质量），计算铁的氧化物中所含铁元素与氧元素的质量，根据铁的氧化物中铁元素和氧元素的质量比求出氧化物的化学式；
②分析为测定铁的氧化物的组成各装置的作用，对各装置进行评价，并判断对测定结果所产生的影响．
解答：解：（1）①利用氢氧化钠溶液吸收分解产物中的二氧化碳气体，从而收集到较为纯净的一氧化碳；
②收集完毕，为防止产生倒吸，应先把导管从水槽中移出，再断开A、B之间的连接，然后熄灭酒精灯；
（2）检验二氧化碳气体要把混合气体通入澄清石灰水，气体再出来时带来水蒸气，影响混合气体中水的检验，因此在检验二氧化碳、一氧化碳气体应首先使用无水硫酸铜检验混合气体中的水；然后利用澄清石灰水检验二氧化碳，而不能使用与二氧化碳反应无明显现象的氢氧化钠溶液；检验二氧化碳完毕要通过氢氧化钠溶液除掉二氧化碳，防止对一氧化碳反应产物的干扰，即在检验一氧化碳前要既检验二氧化碳又完全吸收二氧化碳；接下来把气体通过灼热氧化铜和澄清石灰水，检验一氧化碳；故正确方案应选D方案；
（3）①完全反应后，装置C中剩余固体质量16.8g，即铁的氧化物中铁的质量；而装置C减少的质量为氧化物中氧元素的质量，23.2g-16.8g=6.4g；
设则该铁的氧化物化学式为Fe_xO_y，氧化物中铁元素和氧元素的质量比为：

，整理得

，所以该铁的氧化物的化学式是Fe₃O₄；
②装置A是除去混合气体中的二氧化碳，对C装置的质量变化并无影响，所以对测定铁的氧化物的化学式结果无影响；
故答案为：
（1）①除去二氧化碳（CO₂）；
②a；
（2）D；
（3）①Fe₃O₄；
②无．
点评：根据实验目明确所设计的实验装置的作用，是解答好此类题的基础与关键，检验混合气体中含有水蒸气，通常放在第一步．

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（1）若用稀盐酸和碳酸钙为原料在实验室中制备并收集干燥的二氧化碳（不考虑稀盐酸的挥发性）．
①所选仪器的连接顺序为

（填写仪器序号字母）．
②仪器A中，发生反应的化学方程式为

．
（2）某化学研究小组的同学对石蜡的组成（经查资料知石蜡中主要含C、H两种元素）产生了兴趣，并进行实验探究．他们设计了一套实验装置，用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，取少量石蜡碎屑在纯氧中完全燃烧，观察实验现象，分析有关数据，推算元素含量．仪器的连接顺序为：A→E₁→D→E₂→B→E₃（E₁、E₂、E₃为3个盛有浓硫酸的洗气瓶）．
①仪器A中发生反应的化学方程式是

．
②仪器E₁的作用是

．
③通过测量石蜡试样充分燃烧后的生成物质量，可以测得石蜡中元素的含量．若仪器C的玻璃管中放入的石蜡试样质量为4g，石蜡试样充分燃烧后，仪器B增重11g，则该试样中碳元素的质量为

g．
④若将装置中的仪器E₂、B调换位置进行实验，将使该试样中氢元素的质量测算结果

（填“偏小”、“偏大”、“无影响”中之一）．

铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来．一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为

．为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石？
【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应不易完全．
【进行实验】实验步骤及注意事项如下：
①称取两份相同质量的氧化铁粉末．一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中；另一份放入下图装置B的玻璃管中．
②装置A和B两组实验同时开始进行．在装置B的反应中，实验开始前应先

（选填“通CO”或“加热”）；实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温，其原因是

．

【实验现象】当装置B的玻璃管中固体完全由

时（选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”），装置A的试管中仍有

．
【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因．
【交流与反思】经过查阅资料和讨论，该小组同学发现除了上述原因外，工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其它原因，试写出其中的一个：

．
【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生．为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO₂，将该气体通过下图的检验装置，正确的连接顺序是

（选填字母，装置可重复使用）．经过检验，证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO₂，因此装置A的不足之处是

．

【拓展延伸】乙同学用下图测定铁的相对原子质量，主要实验步骤如下（必要的固定装置已略去）：
①连接装置并检查装置气密性；

②加入药品和水；
③记录c中液面刻度（c为带有刻度的玻璃管）；
④由a向b中滴加稀硫酸至过量；
⑤待b中不再有气体产生并恢复至室温后，记录c中液面刻度，计算得到气体的体积为V mL（经查，室温室压下该气体密度为ρ g/L）．
（1）检验该装置气密性的方法是

．
（2）为使测得的气体体积更精确，记录c中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应

．
（3）如果实验过程中，发现稀硫酸的量不足，应

（选填“中途加酸”或“重新实验”）．
（4）丙同学发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是

．

（8分）人类的生存离不开氧气。某校化学兴趣小组的同学在老师的指导下做了有关氧气的系列探究实验。

探究一：某化学兴趣小组的同学对空气中氧气含量的测定实验进行探究。

⑴如右图所示装置和药品进行实验，反应的化学式表

达式是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

⑵小明同学认为可用铁丝代替红磷测定空气中氧气的

含量，小丽同学认为不可以，其原因是：　　　　

　　　　　　　　　　　　　　。

⑶小芳同学用木炭代替红磷来测定空气中氧气的含量。

结果却发现水几乎没有倒吸。小组内同学帮她仔细检

查，发现装置的气密性及操作步骤均无问题。你认为

造成此现象的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。

⑷小组内同学反思上述实验的探究过程后认为：用燃烧法测定空气中氧气含量的实验时，在药品的选择或生成物的要求上应考虑的是：。

探究二：以下是该小组探究影响H₂O₂溶液反应速率部分因素的相关实验数据。

实验序号	H₂O₂溶液浓度%	H₂O₂溶液体积/mL	温度/℃	MnO₂的用量/g	收集氧气的体积/mL	反应所需的时间/s
①	5	1	20	0.1	4	16.75
②	15	1	20	0.1	4	6.04
③	30	5	35	0	2	49.21
④	30	5	55	0	2	10.76

⑴写出实验室用H₂O₂溶液和MnO₂混合制氧气的化学式表达式：_________________。

⑵通过实验①和②对比可知，化学反应速率与____________有关；

从实验③和④对比可知，化学反应速率与温度的关系是：______________________。

⑶通过上述实验____（填“能”或“不能”）说明使用MnO₂可以加快H₂O₂溶液反应速率。

铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来．一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为．某化学兴趣小组同学在学习炼铁的相关内容时，对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究．
【提出问题】单质碳也具有还原性，碳还原氧化铁的化学方程式为．为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石？
【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应不易完全．
【进行实验】实验步骤及注意事项如下：
①称取两份相同质量的氧化铁粉末．一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中；另一份放入下图装置B的玻璃管中．
②装置A和B两组实验同时开始进行．在装置B的反应中，实验开始前应先（选填“通CO”或“加热”）；实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温，其原因是．

【实验现象】当装置B的玻璃管中固体完全由时（选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”），装置A的试管中仍有．
【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因．
【交流与反思】经过查阅资料和讨论，该小组同学发现除了上述原因外，工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其它原因，试写出其中的一个：．
【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生．为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO₂，将该气体通过下图的检验装置，正确的连接顺序是（选填字母，装置可重复使用）．经过检验，证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO₂，因此装置A的不足之处是．
【拓展延伸】乙同学用下图测定铁的相对原子质量，主要实验步骤如下（必要的固定装置已略去）：
①连接装置并检查装置气密性；
②加入药品和水；
③记录c中液面刻度（c为带有刻度的玻璃管）；
④由a向b中滴加稀硫酸至过量；
⑤待b中不再有气体产生并恢复至室温后，记录c中液面刻度，计算得到气体的体积为V mL（经查，室温室压下该气体密度为ρ g/L）．
（1）检验该装置气密性的方法是．
（2）为使测得的气体体积更精确，记录c中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应．
（3）如果实验过程中，发现稀硫酸的量不足，应（选填“中途加酸”或“重新实验”）．
（4）丙同学发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是__．

铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程，把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉，在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来．一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为 _________ ．某化学兴趣小组同学在学习炼铁的相关内容时，对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究．
【提出问题】单质碳也具有还原性，碳还原氧化铁的化学方程式为 _________ ．为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石？
【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应不易完全．
【进行实验】实验步骤及注意事项如下：
①称取两份相同质量的氧化铁粉末．一份与足量的碳粉均匀混合放入下图装置A的试管中；另一份放入下图装置B的玻璃管中．
②装置A和B两组实验同时开始进行．在装置B的反应中，实验开始前应先 _________ （选填“通CO”或“加热”）；实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温，其原因是 _________ ．

【实验现象】当装置B的玻璃管中固体完全由 _________ 时（选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”），装置A的试管中仍有 _________ ．
【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体，接触面积小，反应确实不易完全，这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因．
【交流与反思】经过查阅资料和讨论，该小组同学发现除了上述原因外，工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石还有一些其它原因，试写出其中的一个： _________ ．
【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质，甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生．为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO₂，将该气体通过下图的检验装置，正确的连接顺序是 _________ （选填字母，装置可重复使用）．经过检验，证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO₂，因此装置A的不足之处是 _________ ．

【拓展延伸】乙同学用下图装置测定铁的相对原子质量，主要实验步骤如下（必要的固定装置已略去）：
①连接装置并检查装置气密性；
②加入药品和水；
③记录c中液面刻度（c为带有刻度的玻璃管）；
④由a向b中滴加稀硫酸至过量；
⑤待b中不再有气体产生并恢复至室温后，记录c中液面刻度，计算得到气体的体积为V mL（经查，室温室压下该气体密度为ρ g/L）．

（1）检验该装置气密性的方法是 _________ ．
（2）为使测得的气体体积更精确，记录c中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应 _________ ．
（3）如果实验过程中，发现稀硫酸的量不足，应 _________ （选填“中途加酸”或“重新实验”）．
（4）丙同学发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步骤是 _________ ．

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