Question

1．鐵和銅是生活中常見的兩種金屬．讓我們與甲、乙化學(xué)興趣小組一起踏上探究之旅吧！
（一）興趣小組甲：久置的銅制品表面能生成 Cu₂（OH）₂CO₃．甲組同學(xué)以銹蝕嚴(yán)重的廢銅 屑為原料（假設(shè)不含其他雜質(zhì)）制取純銅．如圖是興趣小組設(shè)計的兩種回收銅的實驗方案：
查閱資料：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄═2CuSO₄+3H₂O+CO₂↑

【分析評價】（1）步驟Ⅱ中 CO 的作用是A（填字母）．A．還原劑B．氧化劑
（2）步驟Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要進(jìn)行的實驗操作是過濾．
（3）步驟Ⅴ過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（4）同一份廢銅屑分別通過上述兩種方案最終得到的銅的質(zhì)量：方案一=（填“＞”或“=”或“＜”）方案二．以上兩種方案中，方案二優(yōu)越于方案一，理由是操作簡單（答一點(diǎn)）．
【拓展探究】在方案一中，小明和小麗分別取 24 克氧化銅，用 CO 還原，小明得到 19.2克紅色固體，小麗得到 20.8 克紅色固體．為什么兩人得到的紅色固體質(zhì)量不相等？查閱資料：
Ⅰ．CO 還原 CuO 時也可產(chǎn)生紅色的氧化亞銅（Cu₂O）Ⅱ．Cu₂O+H₂SO₄（�。┄TCu+CuSO₄+H₂O
他們分析推斷：
（1）一致認(rèn)為小明（填“小明”或“小麗”）的產(chǎn)物中沒有 Cu₂O；
（2）用 CO 還原 8 克 CuO 得到紅色固體 a 克，若紅色固體為 Cu 和 Cu₂O 的混合物，則
a 的取值范圍為6.4＜a＜7.2；
（3）可以用簡單的實驗驗證紅色固體中是否有 Cu₂O，請簡述操作、現(xiàn)象及結(jié)論：取樣滴加足量的稀硫酸，若溶液變藍(lán)，說明含Cu₂O．
（二）興趣小組乙：乙組同學(xué)對鐵的銹蝕產(chǎn)生了濃厚的興趣． 鐵生銹是鐵與空氣中的一些物質(zhì)反應(yīng)生成氫氧化亞鐵后，在空氣中被氧化為氫氧化鐵，氫氧化鐵在日光照射下，緩慢分解，生成氧化鐵 Fe₂O₃．鐵銹的化學(xué)式可簡單表示為 Fe₂O₃•nH₂O．
【提出問題】鐵銹（Fe₂O₃•nH₂O）中 n 的值等于多少？
【查閱資料】（1）濃硫酸具有吸水性，是一種常用的液體干燥劑；堿石灰（是氫氧化鈉 和氧化鈣的混合物）可以吸收水和二氧化碳．
（2）Fe₂O₃•nH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+nH₂O
【問題探究】同學(xué)們發(fā)現(xiàn)實驗室中有一保管不善的鐵粉，大部分已經(jīng)結(jié)塊成紅褐色，為了 探究鐵銹（Fe₂O₃•nH₂O）的組成，稱取 27g 這種部分銹蝕的鐵粉樣品（假 設(shè)不含其他雜質(zhì)），按如圖1所示裝置進(jìn)行實驗．

（1）實驗開始前，連接好儀器并檢查裝置的氣密性．
（2）實驗中觀察到 A 中的現(xiàn)象是固體逐漸變?yōu)楹谏�；請指出該裝置中有一處明顯不足未進(jìn)行尾氣處理．
【數(shù)據(jù)處理】以下是 B、C 中質(zhì)量不再變化時 B 中濃硫酸、C 中堿石灰裝置質(zhì)量變化情況，以及 A 中固體質(zhì)量和加熱時間的關(guān)系圖（T₅ 后 A 中固體質(zhì)量不再變化）．

	反應(yīng)前（g）	反應(yīng)后（g）
B	100	105.4
C	150	163.2

（3）裝置 C 的作用是吸收生成的二氧化碳．裝置 B 和 C 是否可以顛倒？否（填“是”或“否”）． 寫出 T₃～T₄ 時間段發(fā)生的化學(xué)方程式Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）n 的值為3．若沒有裝置 D，則 n 的值將偏�。ㄌ睢捌�大”或“偏小”或“無 影響”）．
（5）關(guān)系圖中 m 的值為16.8．

Answer 1

分析 （一）一氧化碳具有還原性，可以用作冶煉金屬的還原劑；
步驟Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要進(jìn)行的實驗操作是過濾，通過過濾可以把固體和液體分離；
步驟Ⅴ過程中，鐵能和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；
不同的實驗裝置，優(yōu)缺點(diǎn)不同；
硫酸銅溶液是藍(lán)色溶液；
（二）
凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實驗，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實驗結(jié)果；  
高溫條件下，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳；
一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中污染環(huán)境；
濃硫酸能夠吸收水，堿石灰能夠吸收水和二氧化碳；
根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式及其提供的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行相關(guān)方面的計算和判斷．

解答 解：（一）
【分析評價】（1）步驟Ⅱ中 CO 的作用是還原劑．
故填：A．
（2）步驟Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ都需要進(jìn)行的實驗操作是過濾．
故填：過濾．
（3）步驟Ⅴ過程中，鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
故填：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑．
（4）同一份廢銅屑分別通過上述兩種方案最終得到的銅的質(zhì)量相等，這是因為兩種方案中銅元素沒有流失；
以上兩種方案中，方案二優(yōu)越于方案一，理由是操作簡單．
故填：=；操作簡單．
【拓展探究】（1）一致認(rèn)為小明的產(chǎn)物中沒有 Cu₂O，這是因為 24 克氧化銅中銅元素質(zhì)量是19.2g．
故填：小明．
（2）如果紅色固體都是銅，則紅色固體質(zhì)量是：8g×$\frac{64}{80}$×100%=6.4g，
如果紅色固體都是氧化亞銅，則紅色固體質(zhì)量為：6.4g÷$\frac{128}{144}$×100%=7.2g，
若紅色固體為 Cu 和 Cu₂O 的混合物，則a 的取值范圍為6.4＜a＜7.2．
故填：6.4＜a＜7.2．
（3）實驗驗證紅色固體中是否有 Cu₂O的操作、現(xiàn)象及結(jié)論：取樣滴加足量的稀硫酸，若溶液變藍(lán)，說明含 Cu₂O．
故填：取樣滴加足量的稀硫酸，若溶液變藍(lán)，說明含 Cu₂O．
（二）
（1）實驗開始前，連接好儀器并檢查裝置的氣密性．
故填：檢查裝置的氣密性．
（2）實驗中觀察到 A 中的現(xiàn)象是：固體逐漸變?yōu)楹谏��?br />該裝置中有一處明顯不足是未進(jìn)行尾氣處理．
故填：固體逐漸變?yōu)楹谏�；未進(jìn)行尾氣處理．
（3）裝置 C 的作用是吸收生成的二氧化碳；
裝置 B 和 C 不能顛倒，這是因為如果顛倒，則生成的水和二氧化碳都被堿石灰吸收；
 寫T₃～T₄ 時間段，氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，發(fā)生的化學(xué)方程式為：Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
故填：吸收生成的二氧化碳；否；Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)生成水的質(zhì)量為：105.4g-100g=5.4g，
反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量為：163.2g-150g=13.2g，
設(shè)氧化鐵的質(zhì)量為x，
Fe₂O₃+3CO$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂，
160                              132
x                                13.2g
$\frac{160}{x}$=$\frac{132}{13.2g}$，
x=16g，
根據(jù)題意有：Fe₂O₃•nH₂O，
                     160    18n
                     16g    5.4g
$\frac{160}{16g}$=$\frac{18n}{5.4g}$，
n=3，
若沒有裝置 D，則由上面計算n的值可知，n的值將偏小．
故填：3；偏�。�
（5）關(guān)系圖中m的值為混合物中鐵的質(zhì)量和反應(yīng)生成的鐵的質(zhì)量之和，鐵的質(zhì)量為：27g-（16g+5.4g）+16g×$\frac{112}{160}$×100%=16.8g，
故填：16.8．

點(diǎn)評 合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進(jìn)行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．