下列物质间的转化,在一定条件下均能一步实现的是
①C→CO→CO2 ②Cu→CuO→CuSO4 ③Na2CO3→NaNO3→NaCl ④CaCO3→CaO→Ca(OH)2
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| A. | ①②③④ | B. | ①③④ | C. | ①②③ | D. | ①②④ |
铁和四氧化三铁及其他含铁物质的性质、转换、用途是初中化学常见的知识内容。某兴趣小组同学在《培养中学生基本科学素养的化学实验教学研究》课题组老师的带领下开
展了系列研究。
I:铁和四氧化三铁的转换:
i.铁在氧气里燃烧
【探究一】探究铁丝燃烧是否需要纯氧
【实验内容】取0.33mm的铁丝,分别在体积分数为90%、70%、65%、60%、55%的氧气中进行实验,实验现象:
| O2% | 90% | 70% | 65% | 60% | 55% |
| 实验现象 | 燃烧剧烈,燃烧时间长,效果好 | 燃烧比90%弱,燃烧时间短,实验成功 | 燃烧比70%弱,燃烧时间比70%短,实验成功 | 燃烧比65%弱,燃烧时间更短,实验成功 | 难以燃烧,只是发红 |
【结论】就0.33mm铁丝而言,依据上表燃烧所需氧气的最低体积分数为 ,且氧气浓度越大,燃烧越剧烈。
【反思】所有铁丝的燃烧所需氧气最低浓度为上述结
论 (填“是
”或“不”)合理,理由是 。
ii:铁和四氧化三铁在转换时的应用:
在焊接两根铁轨时,为确保施工质量,工程技术人员常用到一种叫做“引火铁”的反应
活性材料,“引火铁”(极细的铁粉)是一种准纳米材料,它在空气中可以自燃。某化学兴趣小组根据上述原理设计在实验室制备其过程如下:
⑴ 在高温条件下用普通铁粉和水蒸气反应,得到粉末状的四氧化三铁和氢气。
⑵ 将四氧化三铁粉末再在高温条件下经过与上述过程相反的反应生成“引火
铁”粉末。请分别用以下两套装置,制取四氧化三铁和“引火铁”。
(注:装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)
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填写下列空白:
(1)写出实验过程中第⑴、⑵两个步骤中的任一反应方程式: ;
(2)在实验装置中,烧瓶B的作用是 ;
(3)实验时试管A中加入的固体是 ;
(4)在试管H中反应进行H2还原Fe3O4前,在I出口处必须先 。
II:在实验室中模拟炼铁化学原理的实验,对固体产物成分等进行探究
【设计实验】用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末
,
实验装置如右图。
【进行实验】该小组按上述实验设计,在一定
温度下进行了实验,测得下列数据:
①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的
总
质量66g(玻璃管的质量为60g)
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量65.8g(冷却到室温称量)
【得出结论】通过实验中获得的数据进行计算,得出黑色固体粉末为
。
【反思与评价】 一氧化碳还原氧化铁的实验中,可能会生成四氧化三铁、氧化亚铁等,那么要提高含铁量可采用的方法是 。
K2SO4是无氯优质钾肥,Mn3O4是生产软磁铁氧体材料的主要原料。以硫酸工业的尾气联合制
备K2SO4和Mn3O4的工艺流程如下:
【相关资料】(1) 含水结晶
盐受热时通常先失去结晶水;
(2) 图2中物质B就是工业产品Mn3O4 ;
(3) Mn3O4在高温时会被氧化,且锰的化合价从+1到+7变化时逐级升高,如+2的锰先氧化到+3的锰,再从+3氧化到+4分别是对应的氧化物为三氧化二锰和二氧化锰。
图1 是几种盐的溶解度 图2是煅烧MnSO4·H2O时剩余固体质量与温度的变化曲线图
【问题解答】
(1) 反应II中加入的NH4HCO3中氮元素的化合价为 ;
(2) 反应Ⅲ中,向(NH4)2SO4溶液中加入KCl溶液充分反应后,进行蒸发浓缩、结晶、 、洗涤
、干燥等操作即得K2SO4晶体;
(3) 试分析反应Ⅲ后有K2SO4析出的原因是____________________________;
(4) 加热MnSO4·H2O固体时第一次质量减少的原因是 (用化学方程式表示);
(5) 煅烧过程中固体锰元素的质量分数随温度的升高而增大。但当温度超过1000℃时,再冷却后,测得产物中的锰元素的质量分数反而减小。试分析产物中锰元素的质量分数减小的原因: 。
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请结合下图回答有关问题:
A B C D E
F
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(2) 在所有装置中有一处明显错误,指出错误是 ,利用改
正后的装置可用于实验室制取二氧化碳的装置组合 (填字母)。
相对于B,装置F具有的优点是 。
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图1 图2
某课外小组认真分析了工业制取硝酸的流程及反应原理,设计了如图2的实验装置制备硝酸,试回答下列相关问题
① 完成图1工业上用氨气制取NO的化学方程式是 NH3 + O2 ═ NO+ H2O。
然后产生的NO被氧气氧化成NO2,NO2和水反应生成硝酸和NO。
② 连接好图2该装置后,首先进行的操作 ,
③ 图2中通入的气体a是 ,其目是 ,
④ 盛有Na2CO3溶液的烧杯作为尾气处理装置有点缺陷,需在该
装置导管口末端加一个倒扣漏斗,这样改进的优点是 。
钢铁工业是国家工业的基础。右图是教材中
炼铁高炉及炉内化学变化过程示意图。
根据图示回答下列问题。
若右图中采用的铁矿石的主要成分为氧化铁,请写
出B区所发生主要反应的化学方程式:
在B区中,焦炭首先燃烧放出热量提高炉温,
继而焦炭和二氧化碳反应生成还原性的CO
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炉渣形成的过程是石灰石高温分解成的氧化钙与铁矿石中的二氧化硅化合成硅酸钙(CaSiO3),则形成炉渣的化学方程式为 。