Question

【題目】某化學(xué)興趣小組的學(xué)生研究過量的炭粉與Fe2O3在高溫條件下反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分．探究過程如下：

（1）提出假設(shè)：氣體產(chǎn)物全部是CO2．

（2）查閱資料：a．氮?dú)獠荒芘c炭粉及Fe2O3反應(yīng)．

b．高溫下可以發(fā)生下列反應(yīng)：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑，C+CO22CO

（3）設(shè)計方案：將一定量氧化鐵在隔絕空氣的環(huán)境下與過量炭粉充分反應(yīng)．用實驗中實際測得產(chǎn)生氣體的質(zhì)量，與理論計算得到的CO2的質(zhì)量進(jìn)行比較．

（4）實驗裝置：如圖所示．

（5）實驗操作：

①稱量：反應(yīng)前Fe2O3的質(zhì)量3.20g；炭粉的質(zhì)量2.00g；玻璃管C的質(zhì)量48.48g．反應(yīng)后玻璃管與殘留固體共52.24g．

②加熱前先通一段時間氮?dú)猓�再夾緊彈簧夾T，點(diǎn)燃酒精噴燈加熱．

（6）問題分析：①用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是 ．

②加熱前先通一段時間氮?dú)獾哪康氖?/span> ．

③理論計算：若氧化鐵與炭粉反應(yīng)的氣體產(chǎn)物全部是CO2，求3.20g氧化鐵完全反應(yīng)時生成CO2的質(zhì)量．（寫出計算過程）

④根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算實驗中實際獲得氣體的質(zhì)量．（寫出計算過程）

（7）結(jié)論：原假設(shè) （能、不能）成立，理由是 ．

（8）興趣小組成員小聰想到家里新?lián)Q的水龍頭．他從說明書上了解到該水龍頭是銅質(zhì)鍍鉻．好奇的小聰想探究鉻（Cr）與常見金屬鐵、銅的活動性強(qiáng)弱，請你參與．

【作出猜想】

猜想1：Cr＞Fe＞Cu；

猜想2：Fe＞Cu＞Cr；

猜想3：你的猜想是 ．

【查閱資料】

①鉻是銀白色有光澤的金屬，在空氣中其表面能生成抗腐蝕的致密的氧化膜．

②鉻能與稀硫酸反應(yīng)，生成藍(lán)色的硫酸亞鉻（CrSO4）溶液．

【設(shè)計與實驗】

小聰同學(xué)取大小相等的三種金屬片，用砂紙打磨光亮；再取三支試管，分別放入等量的同種稀硫酸．

實驗	試管1	試管2	試管3
實驗 操作
實驗 現(xiàn)象	鐵片表面產(chǎn)生氣泡較慢，溶液變?yōu)闇\綠色	鉻片表面產(chǎn)生氣泡較快，溶液變成為藍(lán)色	銅表面無氣泡

【結(jié)論與解釋】

①小聰?shù)玫降慕Y(jié)論是猜想 正確．

②實驗前用砂紙打磨金屬片的目的是 ．

【知識運(yùn)用】

將鉻片投入FeSO4溶液中，反應(yīng) （填“能”或“不能”）進(jìn)行．若能進(jìn)行，請你寫出化學(xué)方程式 ．

Answer 1

【答案】（6）①獲取反應(yīng)所需的高溫條件；

②因清除試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)；

③3.20g氧化鐵完全反應(yīng)時生成CO2的質(zhì)量為1.32g；

④實驗中實際獲得氣體的質(zhì)量為1.44g．

（7）不能；因為生成的氣體質(zhì)量為1.44 g，大于1.32 g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO2，實際是C02和C0的混合物，原假設(shè)不能成立（其他合理答案亦可給分）．

（8）[作出猜想]Fe＞Cr＞Cu；

[結(jié)論與解釋]①1；②除去金屬表面的氧化膜，利于反應(yīng)；

[知識運(yùn)用]能； Cr+FeSO4=Fe+CrSO4．

【解析】（6）①根據(jù)反應(yīng)2Fe203+3C4Fe+3CO2↑ C+C022CO的反應(yīng)條件為高溫，可知選酒精噴燈是為了獲得高溫．

②因為反應(yīng)物中碳可以在加熱條件下可以和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳，影響實驗結(jié)果，所以目的就是清除試管中的空氣．

③設(shè)3.20gFe2O3與炭粉發(fā)生反應(yīng)生成C02的質(zhì)量為x

2Fe203+3C4Fe+3C02↑

320 132

3.2 g x

解之得：x=1.32g

答：3.20g氧化鐵完全反應(yīng)時生成CO2的質(zhì)量為1.32g；

④根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：實驗產(chǎn)物中氣體質(zhì)量為（48.48g+3.20g+2.00g）﹣52.24 g=1.44g；

答：實驗中實際獲得氣體的質(zhì)量為1.44g．

（7）因為生成的氣體質(zhì)量為1.44 g，大于1.32 g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO2，實際是C02和C0的混合物，原假設(shè)不能成立．

（8）[作出猜想]三種金屬的活動性順序可能存在三種情況：猜想1為Cr＞Fe＞Cu；猜想2為Fe＞Cu＞Cr，故猜想3答案：Fe＞Cr＞Cu；

[結(jié)論與解釋]①試管1中實驗現(xiàn)象鐵片表面產(chǎn)生氣泡較慢，溶液變?yōu)闇\綠色，可知金屬鐵在金屬活動順序中排在氫前，根據(jù)鉻片表面產(chǎn)生氣泡較快，溶液變?yōu)樗{(lán)色，從而得出鉻也排在氫前且鉻比鐵活潑，因為銅不能和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，可知銅排在氫的后面，故猜想1．Cr＞Fe＞Cu正確；

②因為金屬的表面常有一層金屬氧化物會影響金屬和溶液的反應(yīng)，因此實驗前用砂紙打磨金屬片的目的是除去金屬表面的氧化膜，利于反應(yīng)；

[知識運(yùn)用]因為金屬鉻比鐵活潑強(qiáng)，故鉻能和硫酸亞鐵反應(yīng)生成硫酸鉻和鐵，反應(yīng)的方程式為：Cr+FeSO4=Fe+CrSO4；