题目内容

5．小明记得在学习金属活动性顺序的应用时，老师曾说过一般不会用K、Ca、Na等活泼金属和盐溶液进行置换反应，因为这些金属能直接和水发生反应生成对应的碱和氢气．小明查阅资料如下：
【资料卡片】：
（1）Na和冷水剧烈反应，2Na+2H2O═2NaOH+H2↑；
（2）镁和冷水反应缓慢，和沸水反应剧烈，Mg+2H2O═Mg（OH）2+H2↑；
（3）Al和沸水反应非常缓慢，2Al+6H2O═2Al（OH）3+3H2↑；
Ⅰ、从上述资料中，你能得出金属和水反应的条件和产物有何不同和相似之处？
（1）相同点：都生成碱和氢气；
（2）不同点：反应的剧烈程度不同．
Ⅱ、小明对此非常好奇，在老师的帮助下，查阅了相关资料并做了铁粉在高温条件下和水蒸气的反应，装置如下图所示：
【资料卡片】：
A、铁的氧化物的热稳定性顺序是FeO（黑色）＞Fe3O4＞Fe2O3，且Fe3O4有磁性；
B、Fe2O3分解温度在1400℃以上，Fe3O4分解温度在1538℃以上；
C、Fe（OH）2是一种白色固体，在空气很快变成灰绿色，最终变为红褐色．
实验进行2分钟后，用燃着的木条点燃肥皂泡，可以观察到一团火焰．同时发现玻璃管内灰黑色物质先红热，最终变成黑色晶体，整个实验持续10分钟左右．
（1）你认为该反应为什么要在高温下才能进行？保证了四氧化三铁、氧化铁的分解；
（2）火焰的产生，说明该反应生成了氢气，在点燃该气体前，一定要检验纯度；
（3）实验结束后，所进行的实验操作应该是先撤导管，后熄灭酒精灯．这样做的目的是防止水槽中水倒流，炸裂试管．
Ⅲ、通过Ⅱ中的实验现象，大家对反应后玻璃管中残留的黑色物质的成分猜想如下：
1：Fe（OH）3；2：Fe（OH）2；3：FeO；4：Fe2O3；5：Fe3O4；6：Fe．（可多填）
甲同学认为：猜想1、2、4明显错误，理由是氢氧化铁、氢氧化亚铁、氧化铁热稳定性差；
对于其他猜想，同学们又做了如下实验：
实验方案实验现象
甲将磁铁靠近黑色粉末黑色粉末可被磁铁全部吸引
乙取少量黑色粉末加入稀盐酸中有气泡
甲同学根据实验现象，认为此黑色物质是Fe3O4，但对于他的结论，乙同学认为不妥，他的理由是铁也能被磁铁吸引；
根据甲、乙两同学的实验，还可以排除猜想3、5，理由是氧化亚铁、四氧化三铁不会与稀盐酸反应生成气体；
为进一步确认此黑色物质，同学们再次进行了实验：
实验方案实验现象结论或化学方程式
1、取实验后的黑色粉末，加入足量的A溶液，搅拌使反应充分．黑色物质表面有红色物质，溶液颜色出现较浅的绿色，烧杯底部仍有较多黑色物质Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
2、过滤、洗涤、干燥，再用磁铁吸引黑色物质可被磁铁全部吸引，留下红色固体被磁铁吸引的物质是铁
结合资料综合分析，回答下列问题：
（1）玻璃管中残留的黑色物质应为碳，铁粉和水蒸气在高温下反应的化学方程式为：3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2，属于置换反应；
（2）实验1中的A溶液为硫酸铜溶液，加A溶液的目的是验证黑色物质中含有铁．
Ⅳ、丙同学用定量的方法确定实验后玻璃管中黑色物质的组成．方案如下：
将5.6gFe粉和足量的H2O（气）充分反应后，得到7.2g黑色固体，再将此黑色固体加入150g足量稀盐酸中继续反应，充分反应后，称得烧杯内溶液质量为157.15g．请根据上述数据计算出7.2g黑色物质的组成，确证上述探究结论．（写出计算过程）
Ⅴ、反思评价：
（1）该氧化物又可以经过此反应的逆反应生成颗粒很细的铁粉．这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或加热时会燃烧，所以俗称“引火铁”．写出此反应的化学方程式：
Fe3O4+4H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4H2O；
（2）砖窑用粘土烧制青砖（颜色发黑的砖）时，窑内温度可达1150℃，Fe2O3和H2反应生成FeO，写出该反应的化学方程式Fe2O3+H2$\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$2FeO+H2O．

分析 Ⅰ根据三种金属与水反应的相同点和不同点进行分析；
Ⅱ（1）根据铁的氧化物的热稳定性顺序是FeO（黑色）＞Fe3O4＞Fe2O3进行分析；
（2）根据质量守恒定律，以及点燃可燃性气体之前需要检验纯度进行分析；
（3）根据实验结束后，所进行的实验操作应该是先撤导管，后熄灭酒精灯，防止水槽中水倒流，炸裂试管进行分析；
Ⅲ根据质量守恒定律结合题中的猜想、铁的化合物的颜色等进行分析；
根据氢氧化铁、氢氧化亚铁、氧化铁受热会发生分解，铁和四氧化三铁能被磁铁吸引，铁会与稀盐酸反应生成氢气进行分析；
根据亚铁盐在溶液中显浅蓝色进行分析；
（1）根据铁和水蒸气在高温的条件下反应生成四氧化三铁和氢气进行分析；
（2）根据铁会将铜盐中的铜置换出来，进而验证混合物中含有铁进行分析；
Ⅳ根据铁会与盐酸反应生成氢气，固体和盐酸反应减少的质量就是氢气的质量，可以求出铁的含量，再求出四氧化三铁的质量；
Ⅴ（1）根据四氧化三铁和氢气在高温的条件下反应生成铁和水进行分析；
（2）根据氧化铁和氢气在1150℃的条件下反应生成氧化亚铁和水进行分析．

解答 解：Ⅰ通过分析三种金属与水反应的化学方程式可知，
（1）相同点：都生成碱和氢气；
（2）不同点：反应的剧烈程度不同；
Ⅱ（1）铁的氧化物的热稳定性顺序是FeO（黑色）＞Fe3O4＞Fe2O3，所以高温的目的是：保证了四氧化三铁、氧化铁的分解；
（2）通过分析可知，火焰的产生，说明该反应生成了氢气，在点燃氢气前，一定要检验纯度；
（3）实验结束后，所进行的实验操作应该是先撤导管，后熄灭酒精灯，防止水槽中水倒流，炸裂试管；
Ⅲ通过分析题中的猜想可知，大家对反应后玻璃管中残留的黑色物质的成分猜想有：1：Fe（OH）3；2：Fe（OH）2；3：FeO；4：Fe2O3；5：Fe3O4；6：Fe；
甲同学认为：猜想1、2、4明显错误，理由是：氢氧化铁、氢氧化亚铁、氧化铁热稳定性差；
甲同学根据实验现象，认为此黑色物质是Fe3O4，但对于他的结论，乙同学认为不妥，他的理由是：铁也能被磁铁吸引；
根据甲、乙两同学的实验，还可以排除猜想3、5，理由是：氧化亚铁、四氧化三铁不会与稀盐酸反应生成气体；

实验方案实验现象结论或化学方程式
1、取实验后的黑色粉末，加入足量的A溶液，搅拌使反应充分．黑色物质表面有红色物质，溶液颜色出现较浅的绿色，烧杯底部仍有较多黑色物质Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
2、过滤、洗涤、干燥，再用磁铁吸引黑色物质可被磁铁全部吸引，留下红色固体被磁铁吸引的物质是铁
（1）玻璃管中残留的黑色物质应为碳，铁和水蒸气在高温的条件下反应生成四氧化三铁和氢气化学方程式为：3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2，该反应满足置换反应的条件，属于置换反应；
（2）实验1中的A溶液为硫酸铜溶液，加A溶液的目的是：验证黑色物质中含有铁；
Ⅳ铁会与盐酸反应生成氢气，固体和盐酸反应减少的质量就是氢气的质量，所以生成氢气的质量为：7.2g+150g-157.15g=0.05g，
设参加反应的铁的质量为x，
Fe+2HCl=FeCl2+H2↑
56            2
x            0.05g
  $\frac{56}{x}$=$\frac{2}{0.05g}$
   x=1.4g
四氧化三铁的质量为：7.2g-1.4g=5.8g，
所以混合物包括铁1.4g，四氧化三铁5.8g；
Ⅴ（1）四氧化三铁和氢气在高温的条件下反应生成铁和水，化学方程式为：Fe3O4+4H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4H2O；
（2）氧化铁和氢气在1150℃的条件下反应生成氧化亚铁和水，化学方程式为：Fe2O3+H2$\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$2FeO+H2O．
故答案为：Ⅰ（1）都生成碱和氢气；
（2）反应的剧烈程度不同；
Ⅱ（1）保证了四氧化三铁、氧化铁的分解；
（2）氢气，检验纯度；
（3）撤导管，熄灭酒精灯，防止水槽中水倒流，炸裂试管；
ⅢFe3O4，Fe；
甲同学认为：猜想1、2、4明显错误，理由是：氢氧化铁、氢氧化亚铁、氧化铁热稳定性差；
铁也能被磁铁吸引；
3、5，氧化亚铁、四氧化三铁不会与稀盐酸反应生成气体；
实验方案实验现象结论或化学方程式
1、取实验后的黑色粉末，加入足量的A溶液，搅拌使反应充分．黑色物质表面有红色物质，溶液颜色出现较浅的绿色，烧杯底部仍有较多黑色物质Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
2、过滤、洗涤、干燥，再用磁铁吸引黑色物质可被磁铁全部吸引，留下红色固体被磁铁吸引的物质是铁
（1）碳，3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2，置换；
（2）硫酸铜，验证黑色物质中含有铁；
Ⅳ混合物包括铁1.4g，四氧化三铁5.8g；
Ⅴ（1）Fe3O4+4H2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4H2O；
（2）Fe2O3+H2$\frac{\underline{\;1150℃\;}}{\;}$2FeO+H2O．

点评 在解此类题时，首先分析题中考查的问题，然后结合学过的知识和题中所给的知识进行解答．

练习册系列答案
相关题目
11．化学变化的基本特征是有其他物质生成，常表现为变色、生成气体、产生沉淀等，不仅如此，而且还常伴随着能量的变化，如热能、光能、电能的释放或吸收等．这些现象常常可以帮助我们判断有没有化学变化发生．
16．资料表明：在不同温度下，CO可将Fe2O3还原为Fe、Fe3O4中的一种或两种．为探究温度对该反应产物的影响，进行如下实验．
【查阅资料】
Ⅰ．Fe3O4与盐酸反应，得到FeCl2和FeCl3的混合溶液
Ⅱ．用溶质质量分数一定的FeCl2和FeCl3溶液进行如下实验，为方案设计提供参考
FeCl2溶液FeCl3溶液
加入Fe粉无明显变化溶液变成浅绿色
加KSCN溶液无明显变化溶液变成红色
【实验过程】
甲、乙两组同学分别用酒精灯和酒精喷灯作为热源进行CO还原Fe2O3的实验，检验得到的黑色固体的成分，完成如表实验报告．
实验操作实验现象结论与解释
①取少量的黑色固体于试管中，滴加适量的稀盐酸
②向步骤①所得的溶液中，滴加KSCN溶液		甲组：
固体溶解，无气泡冒出
加KSCN溶液后，溶液变成红色		甲组用CO还原Fe2O3反应的化学方程式是CO+3Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe3O4+CO2
乙组：
固体溶解，有气泡冒出
加KSCN溶液后，溶液颜色无明显变化		黑色固体的成分是Fe
【实验反思】
（1）结合此次探究活动，你认为下列说法正确的是abcd（填字母序号）．
a．温度会影响反应的产物            b．进行CO还原Fe2O3的实验时，一定要进行尾气处理
c．KSCN溶液可用于检验FeCl3溶液     d．得到的黑色固体的质量一定小于参加反应的Fe2O3的质量
（2）乙组的实验结论有欠缺，请你分析原因若固体是Fe和Fe3O4的混合物，过量的Fe可与FeCl3反应生成FeCl2，加入KSCN溶液同样能观察到溶液无明显变化．
13．（1）天然气是主要的家用燃气．天然气的主要成分是甲烷．
（2）山药中含有碱性皂角素，皮肤沾上会奇痒难忍．你认为可涂厨房中的食醋来止痒．
（3）酸菜鱼（汤汁显较强的酸性）是某地的特色菜，出锅不能用不锈钢盆具盛装，主要原因是汤汁有较强的酸会与铁制品反应．
20．实验室中用如下实验来研究铁、铝、铜三种金属活动顺序及其在活动顺序表中相对氢的位置．
①乙实验的现象为铁表面附着红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色．
②若将上述实验之一替换掉一种药品，即可达成实验目的．说明具体的改进方法：将乙实验中的硫酸铜溶液换为稀硫酸．
③按如图实验结束后，将乙、丙实验后的剩余物倾倒至一个烧杯中，充分反应．然后将甲实验的剩余物倒入此烧杯，无气泡产生．以下说法正确的是A、B（填字母序号）．
A．最后烧杯中的溶液不可能是无色的         
B．乙实验中，CuSO4溶液一定是过量的
C．乙、丙混合过程中，可能没有发生化学反应 
D．最后烧杯中的溶液，一定含有Al2（SO4）3，可能含有FeSO4．
10．铁是生活中常用的金属，如图1是某“取暖片”外包装的图片．该“取暖片”中发热剂主要成分有铁粉、氯化钠、水、活性炭等，其发热是利用铁生锈时会放热的原理．
（1）发热剂需接触到空气才会发热，原因是铁要与氧气、水共同作用才会生锈．

（2）“取暖片”中的氯化钠作用是②（填序号）
①溶于水放热     ②加快铁生锈    ③没有任何用途
（3）化学兴趣小组的甲、乙二位同学对“取暖片”的成分产生了兴趣．
Ⅰ．甲同学测定新的“取暖片”中铁粉的含量．取5.7g“取暖片”样品，投入装有10.0g稀盐酸（足量）的烧杯（烧杯质量10.0g）中．在化学反应过程中对烧杯进行了五次称量，数据记录如下表：
反应时间t0t1t2t3t4
烧杯和药品质量/g25.725.625.525.5m
①表格中m的值为25.5克；②5.7g“取暖片”样品中铁粉的质量为5.6克
Ⅱ．乙同学测定一包已变质“取暖片”中Fe2O3的质量分数．取10g已变质“取暖片”样品与过量的木炭粉混合，如图2所示装置完成实验．
①实验中加热前要缓缓通入一段时间氮气，作用是排净装置内的空气．停止加热后还要缓缓通入一段时间氮气，否则会导致测定的结果偏小（填“偏大”、“偏小”）．
②充分反应后，乙同学测定b中的试剂增加了3.3g，b中的试剂是氢氧化钠溶液，发生反应的化学方程式为CO2+2NaOH═Na2CO3+H2O．
③请帮乙同学求出已变质的“取暖片”样品中Fe2O3的质量分数．
17．将20克质量分数为10%的氢氧化钡溶液与10克质量分数为20%的盐酸溶液混合后，再加入下列物质①AgNO3 ②KOH ③Cu（NO3）2 ④Na2SO4，一定能发生反应的是（　　）
A．①②③B．①②④C．②③④D．①③④
14．需要验证Cu，Fe，Ag三种金属的活动性，可将Fe和Ag放入Cu（NO3）2或者Cu（SO4）2溶液中，或者将Cu伸入Fe（NO3）2溶液和AgNO3溶液．
15．下列各组物质的溶液不用其他试剂就可鉴别出来的是（　　）
A．HCl　 CuCl2　NaNO3　Na2SO4B．BaCl2 　Na2CO3　HCl  （NH4）2CO3
C．FeCl3　HCl　 NaCl　 NaOHD．Na2CO3　 Na2SO4　HCl　H2SO4

违法和不良信息举报电话：027-86699610 举报邮箱：58377363@163.com

精英家教网