【題目】某化學興趣小組的同學對鐵還有含鐵的一些物質(zhì)產(chǎn)生了興趣,進行了一系列探究活動,請你一同參與。

(探究一):鐵絲燃燒是否需要純氧

(實驗內(nèi)容):取長短相同直徑均為0.38mm的鐵絲,分別在O2含量不同的情況下實驗。

(實驗現(xiàn)象)

O2%

90%

70%

60%

55%

實驗現(xiàn)象

燃燒劇烈,燃燒時間長,效果好

燃燒比90%弱,燃燒時間短,實驗成功

燃燒比70%弱,燃燒時間更短,實驗成功

難以燃燒,只是發(fā)紅

(1)在做鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時,最好用____法收集,該反應的符號表達式為___;

(2)若用如圖1裝置收集一瓶(150mL)含氧氣的體積分數(shù)約為60%的氣體,方法是:在150mL集氣瓶里裝滿水,塞緊膠塞并關閉活塞b,打開活塞a通入氧氣,把瓶里的水排入量筒,當量筒內(nèi)的水達到設定的體積后立即關閉活塞a,然后打開活塞b通入空氣,把瓶里的水全部排入量筒。則停止通入氧氣時量筒內(nèi)水的體積約為_______(提示:空氣中氧氣的體積分數(shù)約為1/5 )。

(結論):就0.38mm鐵絲而言,燃燒所需氧氣的最低體積分數(shù)為大于55%,且氧氣濃度越大,燃燒現(xiàn)象越__________。(填“劇烈”或“不劇烈”);

(探究二):鐵絲燃燒產(chǎn)生火星四射的原因

(查閱資料)

①日常生活中的鋼鐵制品都含有少量碳雜質(zhì)。

②含碳細鐵絲燃燒時,其中的炭粒生成的CO2氣體在熔融液態(tài)物質(zhì)中形成氣泡,熔融液態(tài)物質(zhì)因氣泡炸裂引起“火星四射”的現(xiàn)象。

(實驗內(nèi)容)取長短相同、直徑均為0.20mm、含碳量不同的鐵絲分別在足量的氧氣中燃燒,觀察現(xiàn)象

(1)小明按圖2實驗時,集氣瓶中放水的目的是______

(2)下表是他將幾種鐵絲放入氧氣中燃燒時的實驗現(xiàn)象的記錄。請你分析完成下表:

物質(zhì)

純鐵絲

含碳0.05%的鐵絲

含碳0.2%的鐵絲

含碳0.6%的鐵絲

燃燒時

的現(xiàn)象

無火星四射現(xiàn)象,熔斷

劇烈燃燒,極少火星

劇烈燃燒,少量火星

_________

(3)通過以上實驗,說明鐵絲燃燒產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象和________(填元素符號)有關。

(探究三):該化學興趣小組還對含有鐵粉的“暖寶寶”進行探究,并利用發(fā)熱原理測定空氣中氧氣的體積分數(shù)。

(查閱資料)

“暖寶寶”中含有鐵粉、活性炭、水、氯化鈉等物質(zhì)。遇空氣發(fā)生反應的表達式是: Fe+O2+H2O→Fe(OH)2,該過程放熱。

(實驗回顧)

圖1是實驗室用紅磷燃燒來粗略測定空氣中氧氣含量的裝置。

實驗原理:由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣,使瓶內(nèi)______減小,量筒中水倒吸到集氣瓶。若裝置的氣密性良好,操作規(guī)范,可以根據(jù)量筒中測出進入瓶中的水的體積,粗略測得空氣中氧氣的含量。

(問題提出)

有實驗資料表明:燃燒過程中當氧氣體積分數(shù)低于7% 時,紅磷就無法繼續(xù)燃燒,因此通過上述實驗,測置結果與理論值誤差較大。

(實驗改進1)

圖2是鐵在空氣中反應的實驗裝置(該裝置中飽和食鹽水、活性炭會加速鐵在氧氣中反應的速度)。興趣小組的同學利用該裝置,再次測定空氣中氧氣含量。

(表達與交流)

從實驗原理角度分析,改進后的實驗結果比前者準確度更髙的原因是_________;

(反思評價)該改進裝置存在不足會影響實驗結果,原因是________。

(實驗改進2)

丁同學設想用圖1裝置,換用“暖寶寶”中的物質(zhì)代替紅磷將其燃燒,進行氧氣含量的測定,你認為是否可行,并說明理由__________

(知識拓展)

已知某鐵的氧化物中,鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為7:3,則該氧化物的化學式為_____。

【答案】排水法 Fe + O2 Fe3O4 75ml 劇烈 防止生成固體濺落,炸裂瓶底 劇烈燃燒 ,火星四射 C 壓強 改進后的實驗能更徹底的消耗氧氣 沒有用彈簧夾夾緊橡皮管,瓶中反應放熱,使瓶內(nèi)氣體受熱膨脹而逸出 不可行,暖寶寶中的活性炭會燃燒生成二氧化碳氣體,影響實驗結果 Fe2O3

【解析】

探究一:(1)依據(jù)氧氣不易溶于水及所用的是不同體積分數(shù)的氧氣分析解答;

(2)本題需要考慮空氣中氧氣的含量和收集的氧氣的綜合占比為60%,再依據(jù)收集裝置的特點和數(shù)據(jù)解答量筒內(nèi)水的體積根據(jù)實驗現(xiàn)象中的數(shù)據(jù)情況可以判斷鐵絲燃燒所需氧氣的最低體積分數(shù),并且能夠判斷影響鐵絲燃燒劇烈程度的因素;

探究二:

根據(jù)實驗現(xiàn)象可以判斷隨著含碳量的變化,是否出現(xiàn)火星及其劇烈程度的情況進行解答;

探究三:

實驗回顧:根據(jù)測量原理進行分析解答;

交流與表達:根據(jù)鐵生銹的知識進行分析解答即可;

反思評價:根據(jù)測定空氣中氧氣含量的裝置要密封進行分析解答;

實驗改進2:根據(jù)碳燃燒消耗氧氣的同時,生成了二氧化碳氣體進行分析解答;

知識拓展:根據(jù)質(zhì)量比求出原子的個數(shù)比。

探究一:(1)氧氣不易溶于水,且要使用不同體積分數(shù)的氧氣來進行實驗。 故可用排水法收集不同體積氧氣;鐵在氧氣中燃燒生成四氧化三鐵,反應的符號表達式是Fe + O2 Fe3O4;

(2)這一瓶氣體中氧氣的總量為150mL×60%=90mL,氮氣的體積是:150mL-90mL=60mL;空氣的體積是:60mL÷=75mL,那么停止通入氧氣時量筒內(nèi)水的體積約為:150mL-75mL=75mL;由于0.38mm的鐵絲在60%的氧氣中還能夠燃燒,在55%時已經(jīng)不能燃燒的事實可知:根據(jù)實驗現(xiàn)象可知0.38mm鐵絲而言,燃燒所需氧氣的最低體積分數(shù)為大于55%,且氧氣濃度越大,燃燒現(xiàn)象越劇烈;

探究二:(1)鐵絲燃燒后的生成物溫度很高,容易炸裂瓶底,所需要在實驗用集氣瓶底部放入少量水或細沙,以防止炸裂瓶底;

(2)由實驗現(xiàn)象可知,隨著鐵絲中含碳量的升高,鐵絲燃燒越來越劇烈,火星越來越多,含碳0.6%的鐵絲能夠在氧氣中劇烈的燃燒,火星四射;

(3)通過以上實驗,說明鐵絲燃燒產(chǎn)生火星四射現(xiàn)象和碳元素的含量有關,碳元素的元素符號是C;

探究三:

實驗回顧:實驗原理:由于紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣,瓶內(nèi)的氣體質(zhì)量減小,使瓶內(nèi)壓強減小,量筒中水倒吸到集氣瓶;

表達與交流:從實驗原理角度分析,改進后的實驗結果比前者準確度更髙的原因是改進后的實驗能更徹底的消耗氧氣,實驗結果更準確;

反思評價:該改進裝置存在不足會影響實驗結果,原因是沒有用彈簧夾夾緊橡皮管,瓶中反應放熱,使瓶內(nèi)氣體受熱膨脹而逸出,實驗結果偏大;

實驗改進2:丁同學設想用圖1裝置,換用“暖寶寶”中的物質(zhì)代替紅磷將其燃燒,進行氧氣含量的測定,你認為是否可行,并說明理由不可行,暖寶寶中的活性炭會燃燒生成二氧化碳氣體,瓶內(nèi)的氣壓降低不明顯,影響實驗結果

知識拓展:設:鐵的氧化物中Fe、O的原子個數(shù)為a、b,則由FeO元素的質(zhì)量比為7:3,則有:56a:16b7:3,a:b=2:3,該氧化物的化學式為Fe2O3。

練習冊系列答案
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(1)減少二氧化硫的排放,主要為了______(填序號);

A、減緩溫室效應 B、減少酸雨形成 C、防止破壞臭氧層

(2)操作a的名稱________,在實驗室里該操作用到的玻璃儀器有漏斗、燒杯和_________;

(3)寫出制堿釜中反應的符號表達式:_________;

(4)該流程中可循環(huán)使用的是_________。

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【題目】結合下列化學實驗裝置,回答有關問題。

(1)寫出帶有標號②的儀器名稱________ 。

(2)實驗室用高錳酸鉀制取氧氣的符號表達式是 ______,其基本反應類型為 _______,用A做發(fā)生裝置時,應作何改進_____。要收集較為純凈的氧氣,應選擇的收集裝置為_________,利用該裝置判斷集氣瓶內(nèi)氧氣是否收集滿的依據(jù)是_______。若E中裝滿水,則收集氧氣時氣體應從________(a或b)端通入。

(3)硫化氫(H2S)氣體是一種密度比空氣大,能溶于水的有毒物質(zhì),其水溶液叫氫硫酸.實驗室常用硫化亞鐵(FeS)固體和稀硫酸溶液在常溫下發(fā)生反應制取硫化氫氣體,應選擇的發(fā)生裝置是_______,硫化氫可以燃燒,燃燒后生成一種有刺激性氣味的氣體和一種常見液體,請寫出該反應的符號表達式_____,小虹同學認為收集硫化氫氣體可用D或E裝置,但小娟提出了質(zhì)疑,小娟的理由是_______

(4)為了測定空氣中氧氣含量, 小明小組設計了如圖的裝置進行探究活動。

(步驟與現(xiàn)象)

①試管的容積為50mL;

②檢查裝置的氣密性良好;

③裝藥品,將注射器活塞調(diào)整到合適位置,連接好儀器;

④彈簧夾夾緊膠皮管,加熱粗銅絲,觀察現(xiàn)象;

⑤燃燒結束,試管冷卻到室溫后打開彈簧夾,觀察注射器活塞的移動情況。

(反思與交流)(1)興趣小組同學測量試管容積的方法可能是________;

(2)小華同學認為步驟⑤在保證活塞自由移動的前提下,觀察活塞位置時,最好將試管和注射器整體橫放,小華同學的理由是________

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【題目】下圖表示某些物質(zhì)間轉化關系(各反應物均無剩余,反應條件省略)。A為不溶于水的固體粉末,且A在該化學反應前后的化學性質(zhì)和質(zhì)量均不改變;BC組成元素完全相同且均為無色液體;A、B、C均為氧化物;DE為無色單質(zhì)氣體。下列說法不正確的是

A. A是二氧化錳,在反應中起催化作用;

B. B中氧元素的質(zhì)量分數(shù)比C中氧元素的質(zhì)量分數(shù)低;

C. C通過分解反應轉化為DE;

D. 操作X是指過濾。

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(3)下圖是三種測定空氣中氧氣含量的裝置圖:

①圖I實驗中紅磷燃燒的現(xiàn)象是______,反應的化學式表達式為______

②圖II實驗中檢查裝置氣密性的方法是______,試管的中空氣的體積約為40毫升,燃燒紅磷時彈簧夾處于關閉狀態(tài),等試管冷卻打開彈簧夾,理論上注射器活塞最終應停留在刻度______mL處。

③圖III實驗過程中集氣瓶中液面變化是______,與圖I實驗相比較,該實驗具有的優(yōu)點有______

A.不需要將白磷在瓶外點燃再插入集氣瓶,可以使測定結果更準確

B.白磷燃燒時,集氣瓶中的水可以起到緩沖氣壓的作用

C.可以減少環(huán)境污染

(4)下圖是是以空氣和其他必要的原料合成氮肥碳酸氫銨(NH4HCO3)的流程.請按要求回答下列問題:

①步驟I可以根據(jù)液態(tài)氮和液態(tài)氧的______不同分離液態(tài)空氣獲得氮氣和氧氣,該過程屬于______變化。

②寫出步驟②中發(fā)生反應的化學式方程式______。

③據(jù)國家標準,碳酸氫銨化肥中純碳酸氫銨的含量不得低于95%?捎脤⑻妓釟滗@化肥與堿溶液反應,將其中氮元素全部轉化為氨氣來測定化肥中氮元素的含量(化肥中其他成分不含氮)。取某碳酸氫銨化肥樣品8.0與足量堿溶液反應得到氨氣的質(zhì)量如下表所示:

試驗次數(shù)

1

2

3

樣品質(zhì)量(g)

8.00

8.00

8.00

氨氣質(zhì)量(g)

1.71

1.69

1.70

通過以上數(shù)據(jù)計算該化肥中碳酸氫銨的含量是否達到國家標準。(寫出計算過程,)______。

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【題目】同學們在一定溫度下進行KNO3的溶解實驗,實驗數(shù)據(jù)如下。根據(jù)數(shù)據(jù)分析,下列敘述正確的是( )

A. 實驗1所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)=

B. 實驗2所得溶液為飽和溶液

C. 實驗4所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)最分數(shù)比實驗3大

D. 該溫度下,KNO3飽和溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)=

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