题目内容
15.金属材料在国防建设中起着量要的作用,图1为歼-15飞机在辽宁舰上起飞(1)铝合金用于制造飞机的外壳,铝合金材质的主要优点是强度大、质量轻.
(2)改装前的辽宁舰舰身锈迹斑斑,钢铁的锈蚀主要是铁与空气中的氧气、水共同作用的结果,工业生产中常用稀盐酸除去铁制品表面的铁锈,该反应的化学方程式为Fe203+6HCl=2FeCl3+3H20.
(3)为了避免轮船的钢质外壳被腐蚀,通常在轮船外壳上镶嵌比铁活动性强金属.小明为探究锌、铁、铜三种金属的活动性顺序,设计了如图2的两个实验:
①实验一中,小明以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱,有同学认为不够合理,理由是选取的酸的种类不同.
②实验二中,若出现铁丝表面出现红色物质现象,可证明铁的活动性强于铜,该反应的化学方程式为Fe+CuS04=FeS04+Cu.
(4)辽宁舰的建造耗费了大量的钢材.某兴趣小组在实验室用图3所示装置模拟炼铁的化学原理,并测定赤铁矿中氧化铁的质量分数(装置气密性良好,反应完全且赤铁矿中的杂质不参加反应,称量赤铁矿样品的质量为wg).
①装置A中生成铁的化学方程式为Fe203+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3C02,装置B中发生反应的化学方程式为2Na0H+C02=Na2C03+H20.
②要测定该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数,需要测量的数据是反应后装置A中药品的质量,测出反应前后装置B增加的质量.
分析 (1)根据铝合金的性质分析;
(2)①根据控制变量的角度进行分析;
②若铁的活动性强于铜,则铁可置换出硫酸铜中的铜;
(3)①根据一氧化碳在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳;根据二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水解答;
②由于氧化铁与一氧化碳反应生成了铁和二氧化碳,只要测出反应后装置A中药品的质量,就可计算出反应前后减少的质量,减少的质量就是氧化铁中氧的质量,从而计算出氧化铁的质量,进而计算出氧化铁的质量分数;或测出反应前后装置B增加的质量,即生成的二氧化碳的质量,根据二氧化碳的质量再计算出氧化铁的质量,进而计算出氧化铁的质量分数.
解答 解:(1)因铝合金材质强度大、质量轻,所以铝合金可用于制造飞机的外壳;
(2)①从图可以看出选取的酸的种类不同,因此以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断锌、铁的活动性强弱不够合理;
②实验二中,若铁丝表面出现红色物质,溶液由蓝色变成浅绿色,可证明铁的活动性强于铜,化学方程式为:Fe+CuSO4═FeSO4+Cu;
(3)①一氧化碳在高温下还原氧化铁生成铁和二氧化碳,生成的二氧化碳能和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水,化学方程式分别是:Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2,CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O;
②由于氧化铁与一氧化碳反应生成了铁和二氧化碳,只要测出反应后装置A中药品的质量,就可计算出反应前后减少的质量,减少的质量就是氧化铁中氧的质量,从而计算出氧化铁的质量,进而计算出氧化铁的质量分数;或测出反应前后装置B增加的质量,即生成的二氧化碳的质量,根据二氧化碳的质量再计算出氧化铁的质量,进而计算出氧化铁的质量分数.所以,要测定该赤铁矿样品中氧化铁的质量分数,需要测量的数据是装置A在反应前后的质量变化或装置B在反应前后的质量变化.
故答案为:(1)强度大、质量轻;
(2)氧气、水,Fe203+6HCl=2FeCl3+3H20;
(3)①选取的酸的种类不同;
②铁丝表面出现红色物质,Fe+CuS04=FeS04+Cu;
(4)Fe203+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3C02,2Na0H+C02=Na2C03+H20;
②反应后装置A中药品的质量,测出反应前后装置B增加的质量.
点评 本题难度较大,综合性较强.掌握常见合金的优点、钢铁锈蚀的原理和除锈原理以及根据实验分析、解决问题方法是解决本题的关键.
| A. | 2P+5O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$P2O5 | B. | CO+O2$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2CO2↑ | ||
| C. | 2H2+O2↑$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2H2O | D. | 2KMnO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$K2MnO4+MnO2+O2↑ |
【提出问题】上述的酸和碳酸盐的反应是否适合在实验室制取CO2?
【方案设计】小红认为可选用稀硫酸、氯化钙反应制得CO2,小江认为不可能,小江的理由是氯化钙中不含碳元素.大家经过讨论后,设计了如下三个实验进行对比分析.
【实验与结论】(1)请你填写实验报告中①、②处的内容.
| 实验 | 实验现象 | 实验分析、结论 |
| A | 剧烈反应,迅速放出大量气泡 | 反应速率过快,气体不便收集,不宜于实验室制取二氧化碳 |
| B | 产生气泡,速率迅速减慢,反应几乎停止. | 无法持续产生CO2,不能用于实验室制取CO2 |
| C | ①产生大量气泡 | ②反应速率适中,气体便于收集 |
(3)分析:实验室不能用实验B制取二氧化碳的原因是B中反应产生硫酸钙,覆盖在碳酸钙表面,阻止反应.
【拓展与迁移】(1)由上述探究可知,在确定实验室制取气体的反应原理时,要考虑诸多因素,例如反应速率要适中,便于收集等.请你再写出一种需要考虑的因素:制出的气体要纯净.
(2)以下是某研究小组探究影响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 | 2 | 49.21 | |
| ④ | 30 | 5 | 55 | 2 | 10.76 |
从实验③和④对比可知,化学反应速率与温度的关系是:温度越高反应速度越快.
| A. | 煤、石油、天然气是取之不尽,用之不竭的矿物燃料 | |
| B. | 给石油加热,使石油分馏的过程,主要发生物理变化 | |
| C. | 燃烧取热,是利用煤的最佳途径 | |
| D. | 煤、石油、天然气的燃烧,不会造成大气污染 |
| A. | 4 g | B. | 8 g | C. | 12 g | D. | 16 g |
| A. | 氢气和氮气 | B. | 氢气和空气 | C. | 一氧化碳和氧气 | D. | 甲烷和空气 |