题目内容

10．全世界每年被腐蚀损耗的钢铁材料约占全年钢铁产量的十分之一．
下面是对铁的腐蚀条件及某赤铁矿样品中氧化铁的质量分数探究．

【探究一：探究铁生锈的条件】
课本实验中，铁生锈所需要时间较长，某实验小组设计如下改进实验．
（1）检查装置的气密性：连接好装置，关闭分液漏斗的活塞，将C导管接入到装有水的烧杯中，微热甲装置，说明气密性良好的现象是导管C处产生气泡．
（2）反应开始后，甲装置中所发生的化学方程式是2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑，MnO2的作用做催化剂．
（3）4分钟后观察：A处铁丝依然光亮，B处铁丝表面灰暗，D处铁丝依然光亮．该实验说明铁生锈主要与水和氧气有关．
B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是氧气浓度．
【探究二：定量测定某红色粉末中氧化铁的质量分数】
进行如下实验：

（1）如图是实验室模拟炼铁的装置图，试回答
实验步骤：按上图连接实验装置、检查装置气密性、装药品、固定实验装置后，剩下的主要实验步骤有：①通入一氧化碳；②停止通入一氧化碳；③点燃酒精喷灯；④熄灭酒精喷灯．正确的操作顺序是（填序号）①③④②．
（2）实验过程中，仪器①中的现象有黑色固体生成，所发生的化学方程式是Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO2+2Fe，
仪器③中所发生的化学方程式是Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O．
（3）实验过程中C处酒精灯的作用是尾气处理，防止污染空气
（4）定量测定该红色粉末中氧化铁的质量分数
某同学称取该红色粉末5.0g装入硬质玻璃管中，完全反应后，称量相关物质的总质量其数据如下表：
反应前反应后
玻璃管和红色粉末总质量 48.3g玻璃管和固体物质总质量47.1g
根据上述表格中的实验数据，计算红色粉末中氧化铁的质量分数． （写出计算过程）

分析 【探究一：探究铁生锈的条件】：
（1）根据检查气密性的现象回答；
（2）根据实验室用过氧化氢制取氧气的现象回答；
（3）根据铁生锈的条件分析；
【探究二：定量测定某红色粉末中氧化铁的质量分数】
（1）根据实验室模拟炼铁的操作步骤分析即可；
（2）从一氧化碳可以还原氧化铁为铁，氧化铁是红色，铁是黑色分析；
（3）根据CO有毒的性质分析即可；
（4）根据质量守恒定律计算．

解答 解：【探究一：探究铁生锈的条件】：
（1）检查装置的气密性，说明气密性良好的现象是C导管口有气泡；故填：导管C处产生气泡．
（2）反应开始后，过氧化氢分解产生大量氧气，反应的方程式为：2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑，MnO2的作用是作催化剂；故填：2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑；作催化剂．
（3）实验现象说明铁生锈主要与 水和 氧气有关．B、D处实验现象对比说明：决定铁生锈快慢的一个重要因素是 氧气的浓度，氧气浓度越大，铁生锈速度越快；故填：水；氧气； 氧气的浓度．
【探究二：定量测定某红色粉末中氧化铁的质量分数】：
（1）连接实验装置后、按照实验规则，首先检查装置的气密性，然后装药品、固定实验装置；因为一氧化碳有毒，不能直接排到大气中，可以用点燃的方法除去一氧化碳，所以应该先点燃酒精灯，然后通一氧化碳；为了赶净装置中的空气，所以应该先通一氧化碳再点燃酒精喷灯，若在实验前未赶装置中的空气，则最后生成的铁又会在高温条件下与空气中的氧气反应重新生成氧化铁；实验结束后应该先熄灭酒精喷灯再停止通一氧化碳，若先停止通一氧化碳再熄灭酒精喷灯，则空气又会进入装置中，将铁氧化为氧化铁；最后熄灭酒精灯．
故答案为：检查装置的气密性；①③④②．
（2）一氧化碳可以把红色的氧化铁还原成为黑色的铁，所以玻璃管内发生的现象是红棕色的逐渐变成灰黑色；所发生的化学方程式是：Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO2+2Fe．
故答案为：有黑色固体生成；Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO2+2Fe．
（3）因为一氧化碳有毒，所以实验过程中产生的尾气不能直接排放，实验过程中C处酒精灯的作用是：尾气处理，防止污染空气；
故答案是：尾气处理，防止污染空气．
（4）根据上述表格中的实验数据计算：氧元素的质量=48.3g-47.1g=1.2g，氧化铁的质量=1.2g÷$\frac{48}{160}$×100%=4g；红色粉末中氧化铁的质量分数=$\frac{4g}{5g}$×100%=80%；
答：红色粉末中氧化铁的质量分数为80%．
综述本题答案为：
【探究一】
（1）导管C处产生气泡．
（2）2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑；做催化剂 （或 加快反应速率）．
（3）水；氧气；氧气浓度．
【探究二】
（1）检查装置气密性；       ①③④②．
（2）有黑色固体生成；Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3CO2+2Fe；Ca（OH）2+CO2=CaCO3↓+H2O．
（3）尾气处理，防止污染空气．
（4）80%．

点评 解答本题要掌握金属生锈的条件和防止金属生锈的方法，要充分理解探究实验的设计方法，只有这样才能对相关方面的问题做出正确的判断．

练习册系列答案
相关题目
20．某同学用下图装置制取氧气，请回答：

（1）写出图中标有①、②的仪器名称：①试管   ②酒精灯．
（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰来制取氧气时，应选用的发生装置是B（填序号），其中二氧化锰起催化作用，该反应的符号表达式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H2O+O2↑，
该反应属于分解反应（填化学反应的基本类型）．
（3）实验室用氯酸钾制取氧气时，应选用的发生装置是A（填序号），收集较纯净的氧气应选用的收集装置是D（填序号），能用这种方法收集氧气是因为氧气不易溶于水．
（4）检验氧气的方法是把带火星的木条伸入集气瓶中，带火星的木条复燃，说明气体是氧气．
（5）装置A中的试管口要略向下倾斜的原因是防止水蒸气冷凝、回流炸裂试管．
（6）实验室用块状硫化亚铁（FeS）与稀硫酸反应制取硫化氢气体（H2S），文字表达式为：
硫化亚铁+硫酸→硫酸亚铁+硫化氢． 硫化氢气体的密度比空气大，能溶于水形成氢硫酸．根据以上知识推断：实验室制取硫化氢气体应选用的发生装置是B，收集装置是C．
1．对物质的性质进行比较归纳，有利于更好的学习化学．下列对物质性质的归纳中，正确的是（　　）
A．H2、O2、CH4都具有可燃性
B．H2、C、CO都能和CuO发生置换反应
C．石墨、木炭、活性炭都具有吸附性
D．Fe、Al、Cu都能和AgNO3溶液发生置换反应
18．下列变化属于化学变化的是（　　）
A．滴水成冰B．铁杵成针C．干冰升华D．百炼成钢
5．写出下列对应的化学方程式：
①曾青得铁则化为铜Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；
②高锰酸钾制取氧气2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑；
③铝的自我保护4Al+3O2═2Al2O3；
④实验室制取氢气Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑；
⑤有机物C3H8完全燃烧C3H8+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$3CO2+4H2O．
15．蜡烛燃烧生成了水和二氧化碳，由此可推知蜡烛中的组成元素，关于蜡烛的组成下列正确的是（　　）
A．蜡烛由氢元素和碳元素组成
B．蜡烛由氧元素和碳元素组成
C．蜡烛中一定含氢元素和碳元素也可能含氧元素
D．蜡烛中一定含氢元素、碳元素和氧元素
2．如图是实验室用高锰酸钾制取氧气的装置图：
（1）写出字母所指仪器的名称：A酒精灯；B试管；D水槽；
（2）加热时，应用火焰的外焰部分加热．
（3）试管口内放棉花的目的是防止高锰酸钾进入导管
（4）当气泡均匀、连续冒出时再开始收集，目的是使收集的气体更纯净
（5）实验结束时应先把导管移出水面，再熄灭酒精灯．
（6）检验C中氧气已收集满的方法是当气泡从集气瓶口处向外逸出时，说明已经收集满．
（7）写出该实验的化学方程式2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑．
19．关于化学与环境、能源的下列说法中，正确的是（　　）
A．随意弃置废旧电池不会造成水体污染
B．过度使用化肥会造成土壤、水体、大气污染
C．甲烷燃烧不会产生空气污染物，因此燃烧天然气对环境没有任何影响
D．近年来，我国许多城市禁止汽车使用含铅汽油的目的是缓解铅资源短缺
20．在点燃条件下，A和B反应生成C和D．反应前后分子变化的微观示意图如图所示，

写出该图所表示的化学方程式4NH3+3O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2N2+6H2O，该反应属于置换反应（填基本反应类型）．在该反应中，以下叙述正确的是ABD（填字母，可多选）．
A．元素的种类没有改变         B．原子种类没有改变
C．分子的个数没有改变   D．A、B两物质参加反应的质量比为17：24．

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