题目内容

20．工业铁红的主要成分是Fe2O3，还含有少量的FeO、Fe3O4．为了测定铁红中铁的质量分数，兴趣小组的同学进行了如下实验，请你参与过程分析．
【资料1】草酸晶体（H2C2O4•3H2O）在浓H2SO4作用下受热分解，化学方程式为：
H2C2O4•3H2O$→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CO2↑+CO↑+4H2O
（1）下列可用作草酸分解制取气体的装置是d（填字母编号）．

【问题讨论】用下图所示装置进行实验：

（2）实验前应先检查装置的气密性．
（3）进入D中的气体是纯净、干燥的CO，则A、C中的试剂依次是c、a（填字母编号）．
a．浓硫酸       b．澄清的石灰水      c．氢氧化钠溶液
（4）B装置的作用是验证CO2已除尽．
（5）对D装置加热前和停止加热后，都要通入过量的CO，其作用分别是：
①加热前将装置中的空气排出，防止发生爆炸． ②停止加热后驱赶装置中滞留的CO2，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收．
（6）写出D装置中所发生反应的一个化学方程式Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2．
【数据分析与计算】
【资料2】铁的常见氧化物中铁的质量分数：
铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4
铁的质量分数77.8%70.0%72.4%
（7）称取铁红样品10.0g，用上述装置进行实验，测定铁红中铁的质量分数．
①D中充分反应后得到Fe粉的质量为m g，则7.0＜m＜7.8．
②实验前后称得E装置增重6.6g，则此铁红中铁的质量分数是76%．
【实验评价】
反思1：本实验中如果缺少C装置（不考虑其它因素），则测得样品中铁的质量分数
会偏小（填“偏小”、“不变”或“偏大”）．
反思2：请指出问题讨论中实验装置的一个明显缺陷缺少尾气处理装置或未检验水是否除尽．

分析 草酸晶体（H2C2O4•3H2O）在浓硫酸作用下受热分解，因此选用d装置；实验前应先检查装置的气密性，二氧化碳一般用氢氧化钠溶液吸收，用澄清的石灰水检验，还可以检验二氧化碳是否除尽，二氧化碳可以用浓硫酸干燥；加热之前通入一氧化碳的目的是：将装置中的空气排出，防止发生爆炸；加热之后通入一氧化碳的目的是：驱赶装置中滞留的二氧化碳，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收．一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，配平即可；如果全部是氧化铁，铁的最少量是10g×70%=7.0g，如果全部是氧化亚铁，铁的最大量是10g×77.8%=7.78g；E装置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的质量=6.6g×$\frac{32}{44}$=4.8g，因为4.8g氧元素的质量一半来自于一氧化碳，一半来自于铁的氧化物，那么铁红中氧元素的质量是4.8g÷2=2.4g，则铁红中铁的质量分数=$\frac{10g-2.4g}{10g}$×100%=76.0%；本实验中如果缺少C装置，水蒸气会通过，E装置也具有吸水性，因此E装置会增重，氧元素的质量偏大，则测得样品中铁的质量分数会偏小；实验装置的一个明显缺陷：缺少尾气处理装置或检验水是否除尽．

解答 解：（1）草酸晶体（H2C2O4•3H2O）在浓硫酸作用下受热分解，因此选用d装置；
（2）实验前应先检查装置的气密性；
（3）二氧化碳一般用氢氧化钠溶液吸收，用澄清的石灰水检验，还可以检验二氧化碳是否除尽，一氧化碳可以用浓硫酸干燥，故选：c，a；
（4）B装置还可以检验二氧化碳是否除尽；
（5）一氧化碳和空气的混合气点燃可能发生爆炸，所以加热之前通入一氧化碳的目的是：将装置中的空气排出，防止发生爆炸；加热之后通入一氧化碳的目的是：驱赶装置中滞留的二氧化碳，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收；
（6）一氧化碳和氧化铁在高温的条件下生成铁和二氧化碳，化学方程式为：3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2；
（7）如果全部是氧化铁，铁的最少量是10g×70%=7.0g，如果全部是氧化亚铁，铁的最大量是10g×77.8%=7.78g；E装置增重6.6g，那么二氧化碳是6.6g，氧元素的质量=6.6g×$\frac{32}{44}$=4.8g，因为一个一氧化碳分子只能与氧化铁中一个氧原子变成二氧化碳，因此氧元素的质量一半一半，4.8g氧元素的质量一半来自于一氧化碳，一半来自于铁的氧化物，那么铁红中氧元素的质量是4.8g÷2=2.4g，则铁红中铁的质量分数=$\frac{10g-2.4g}{10g}$×100%=76.0%；
【实验评价】反思1：本实验中如果缺少C装置，水蒸气会通过，E装置也具有吸水性，因此E装置会增重，氧元素的质量偏大，则测得样品中铁的质量分数会偏小；
反思2：一氧化碳有毒，实验装置的一个明显缺陷：缺少尾气处理装置．
故答案为：（1）d；
（2）检查装置的气密性；
（3）c，a；
（4）验证CO2已除尽；
（5）①将装置中的空气排出，防止发生爆炸（或以免产生测定误差）；
②驱赶装置中滞留的CO2，使其全部被E装置中碱石灰全部吸收（或防止空气进入，铁被氧化）；
（6）Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2；
（7）①7.0，7.8；
②76.0%；
【实验评价】反思1：偏小；
反思2：缺少尾气处理装置或未检验水是否除尽．

点评 本考点属于实验探究题，实验探究题是近几年中考的热点之一，它包括实验方法和过程的探究，实验结论和实验规律的探究等．本题通过实验现象和分析，得到了正确的结论，属于实验过程和结论的探究．同学们要具体分析，综合掌握．

练习册系列答案
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3．实验室往往因潮湿和腐蚀而损坏药品标签．现有一瓶标签受到腐蚀的无色溶液（如图所示），老师布置各小组开展探究．
【提出问题】这瓶无色溶液究竟是什么物质的溶液
【猜想与假设】经了解得知，这瓶无色溶液原是放在存放盐溶液的柜子里．由此猜测：可能是碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠、硫酸钠、硝酸钠中某一种的溶液．
【理论分析】为了确定该溶液，他们首先进行了分析：
（1）甲同学根据标签上的组成元素认为一定不可能是氯化钠溶液．
（2）乙同学提出，碳酸氢钠、硝酸钠的溶液也不可能，他的依据是碳酸氢钠和硝酸钠的化学式中钠元素右下角的数字为1．
【设计实验】为了确定该溶液究竟是剩余两种盐的哪一种溶液，他们设计了如下实验．
实验操作实验现象
①取少重该无色溶液于试管中，慢惺滴加BaC12溶液
②静置后，倾去上层清液，向沉淀中滴加稀盐酸		产生白色沉淀
产生大重气泡，沉淀消失．
【实验结论】
（3）该瓶无色溶液的溶质是_碳酸钠_．生成白色沉淀的化学方程式是_Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl．
【实验反思】
（4）丙同学认为原设计的实验还可简化，同样达到鉴别的目的．丙同学设计的实验如下（将实验操作及实验现象填入相应的空格中）：
实验操作实验现象
11．在一次化学实验中，同学们将饱和硫酸铜溶液逐滴加到5mL饱和氢氧化钠溶液中，观察到以下异常实验现象：
实验序号滴加CuSO4溶液的量实验现象
①第1～6滴有蓝色沉淀，但振荡后沉淀消失，形成亮蓝色溶液
②第7～9滴产生蓝色沉淀，且沉淀逐渐增多，振荡后沉淀不消失，很快沉淀逐渐变黑色
在实验①中同学们根据所学初中化学知识判断蓝色沉淀是氢氧化铜，请你写出生成蓝色沉淀的化学方程式CuSO4+2NaOH═Cu（OH）2↓+Na2SO4．
实验①中蓝色沉淀为什么消失？同学们继续进行如下探究．
查阅资料I．氢氧化铜在温度70℃-80℃时可分解生成氧化铜；
II．四羟基合铜酸钠[Na2Cu（OH）4]溶于水，溶液呈亮蓝色．
【猜想与讨论】小陶认为蓝色沉淀消失可能是氢氧化铜发生了分解．其他同学一致否定了他的猜测，理由是沉淀消失，形成亮蓝色溶液，而氢氧化铜分解产生的是黑色固体．
同学们交流讨论后，提出以下两种猜想．
猜想一：少许Cu（OH）2可溶于足量水中．
猜想二：Cu（OH）2可在足量NaOH浓溶液中溶解，溶液呈亮蓝色
【实验探究】为验证猜想，同学们用Cu（OH）2粉末（其它试剂可任选）设计如下实验．请你填写表中的空格．
实验序号实验方法与操作实验现象结论
③将少许Cu（OH）2粉末加到5mL蒸馏水中，充分振荡沉淀不溶解，液体仍为无色猜想一错误
④将少许Cu（OH）2粉末加入到足量氢氧化钠浓溶液中，充分振荡固体溶解，溶液呈亮蓝色猜想二正确
【结论与反思】（1）根据实验，并进一步查阅资料知道，氢氧化铜在氢氧化钠溶液中溶解生成
Na2Cu（OH）4，反应的化学方程式是2NaOH+Cu（OH）2=Na2Cu（OH）4．
（2）根据实验可知饱和硫酸铜溶液与饱和氢氧化钠溶液的反应是放热反应，依据的实验现象是蓝色沉淀逐渐变为黑色．
（3）写出氢氧化铜受热分解生成黑色固体的化学方程式Cu（OH）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CuO+H2O．
8．写出符合下列要求的物质（或主要成分）的化学式．
（1）污染空气的气体单质O3；（2）赤铁矿的主要成分Fe2O3；
（3）可乐中含有一种酸H2CO3；（4）天然气的主要成分CH4．
15．如图形象的表示某化学反应前后反应物与生成物分子及其数目的变化．则下列叙述正确的是（　　） 
A．该反应前后分子的种类和数目一定改变
B．该反应的生成物都属于氧化物
C．参加反应的A、B、C各原子的个数比为1：2：2
D．该反应的基本类型为置换反应
5．下列说法不正确的是（　　）
A．氢氧化钠固体溶于水温度会升高B．合金的熔点一般低于各成分金属
C．合金是由多种金属熔合而形成的D．甲醛会使蛋白质变性而使人畜中毒
12．有一种固体混合物可能由NH4NO3、NaCl、CuSO4、CaCO3、Na2SO4中的一种或几种物质组成，为了测定其组成，进行下列实验：
①将固体混合物溶于水后得无色透明澄清溶液A；
②向A中加入足量BaCl2溶液完全反应后，过滤，得白色沉淀X和澄清溶液B；
③白色沉淀X中加入足量盐酸，沉淀不消失；
④澄清溶液B中，加入氢氧化钠溶液并微热，有刺激性气味的气体Y放出．
（1）写出X、Y的化学式：XBaSO4，YNH3．
（2）推断原混合物一定含有的物质是Na2SO4、NH4NO3，一定不含有的物质是CuSO4、CaCO3，可能含有的物质是NaCl．
（3）该实验过程中涉及的化学方程式有（任意写两个）：Na2SO4+BaCl2═BaSO4↓+2NaCl，NH4NO3+NaOH=NaNO3+NH3↑+H2O，均属于基本反应类型中的复分解反应．
9．某化学反应的微观过程如图（其中“”代表氢原子，“”代表氮原子，“”代表氧原子），下列叙述中，正确的是（　　）
A．该反应类型为置换反应
B．该反应中氧元素的化合价发生了变化
C．所得生成物Z和W的质量比为9：15
D．该反应中原子、分子种类都未发生变化
10．下列图象能正确反映其对应的实验操作的是（　　）
A．
常温下向pH=10的NaOH溶液中不断加入水稀释
B．
向等质量的Mg与MgO中分别加入足量等浓度的稀硫酸
C．
向一定量的AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中不断放入铁粉
D．
向一定量的部分变质的氢氧化钠溶液中滴加足量的稀盐酸

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