回答下列与含碳物质有关的问题。
(1)普通干电池采用石墨作为电极材料,是利用其优良的__________性;
(2)高炉炼铁的主要反应为3CO+ Fe2O32Fe + 3CO2 ,该反应利用CO化学性质中的____性;
(3)碳酸钠、碳酸钙都含有CO32-,都能与盐酸反应生成盐、水和__________。
铁是目前使用最广泛的金属,请回答:
(1)铁可以用来制作炊具,这是利用了铁的_____性。
(2)相比于黄铁矿(主要成分FeS2),工业上选赤铁矿(主要成分Fe2O3)为原料炼铁的优点是_____。
(3)金属腐蚀造成的损失巨大,钢铁防腐尤为重要,下列钢铁制品的防护措施不合理的是______(填序号)。
A.在车船的表面喷涂油漆 B.将使用后的菜刀用布擦干
C.在铁制品表面镀上一层锌 D.用洗涤剂把铁制品表面的油污洗净
Ⅰ.高炉炼铁所需的原料有铁矿石、焦炭、石灰石等,其过程可用下图简要表示:
已知气体①、气体②和固体③均属于氧化物。
(1)气体②的化学式为______。根据氧化物的性质推测炉渣的主要成分为________(填化学式)。
(2)炼铁高炉底部通过不同高度的出口分离铁水与炉渣(如下图所示)。能实现渣铁分离的原因是因为炉渣具有_______________、____________的性质。
(3)反应Ⅰ~Ⅴ中属于化合反应的有___个,属于分解反应的有________个,属于置换反应的有_____个。
(4)高炉气中含有多种成分,其中含量最高(占55~60%)的是___(填化学式),此外还含有25~30%的可燃性气体_____(填化学式),以及9~12%左右的_____(填化学式)。
Ⅱ.有一包固体粉末,可能由CuSO4、CaCO3、Na2SO4中的一种或几种所组成.小文为了确定它的成分进行了如下实验:
(1)操作a的名称是______(填“蒸发”或“过滤”),其中必须要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和________。
(2)写出蓝色沉淀的化学式:_________。
(3)白色固体是________,写出实验室检验CO2的化学方程式______________________。
(4)小文通过实验后认为,这包固体粉末中只有两种物质,他的判断是__________(填“正确”或“错误”)的,理由是________________________________。
铁的冶炼和探究
取24.0gFe2O3粉末,小组同学用下图装置模拟炼铁,并测定反应后固体成分。
资料:碱石灰可吸收H2O和CO2。
(1)连接装置,先_______,再装入药品。
(2)实验时先通入CO,目的是_______。
(3)控制A中温度在700℃至固体全部变黑,继续通CO至冷却。
①通过测定装置B中固体的质量变化,可准确求得装置A中剩余固体质量。装置C的作用是____。
②现直接测得装置A中剩余固体质量为19.2g。则装置B中固体应增重_______g。
(4)经分析A中剩余固体19.2g为Fe和FexOy的混合物,向其中加入足量的稀H2SO4充分反应,得H2 0.3g。
①固体中Fe质量为______g。
②FexOy的化学式为______
金属具有广泛的应用。
(1)铁锅用来炒菜,主要是利用铁的_____性(填“导热”或“导电”)。
(2)下图为洁净铁钉的有关实验。
①中铁与硫酸铜反应的化学方程式为_____。
②中铁钉锈蚀主要是铁与空气中的氧气和_____发生化学反,
③中铁锈与稀硫酸反应的化学方程式为_____。
(3)某炼铁厂要冶炼含杂质
的生铁,需要含
赤铁矿石的质量是_____t(计算结果精确至0.1)。
(4)某金属粉末可能由镁、锌、铁、铝、银中的一种或几种组成。取该样品2.4g,向其中加入100g一定溶质质量分数的稀硫酸,恰好完全反应,生成0.2g氢气,得到无色溶液,固体无剩余。下列说法正确的是_____(填序号)。
A 样品中一定含有镁
B 样品中一定不含有银,可能含有铁
C 所得溶液中溶质总质量为12g
D 加入的稀硫酸的溶质质量分数为19.6%
早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器。
(1) 用赤铁矿(主要成分是Fe2O3)冶炼生铁的化学方程式为 _____ 。
(2)用铁锅炒菜是利用铁的 ________ 性,用生铁制铁锅而不用纯铁的主要原因是______ ,铁锅与_____接触时容易锈蚀,防止铁锅锈蚀的一种方法是 ________。
钢铁是使用最多的金属材料.
(1)铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的_______发生化学反应的过程,阻止铁锅锈蚀的一种方法是______________。
(2)用磁铁矿(主要成分是)炼铁的化学方程式为____________。生铁和钢是两种铁合金,从组成上看,二者的________不同,生铁比纯铁_________(填“硬”或“软”).
金属在生产、生活中有广泛的应用,认识金属的性质有利于更好地利用金属。
(1)用铜制作导线是利用铜的__________性。铁与硫酸铜溶液反应的化学方程式是_____________。
(2)铸造硬币用到Fe、Cu、Ni(镍)等金属,已知Ni能够发生如下反应:Ni+H2SO4=NiSO4+H2↑ Fe+NiCl2=Ni+FeCl2 则Fe、Cu、Ni三种金属活动性由强到弱的顺序为__________(用元素符号表示)。
(3)炼铁的原理是利用一氧化碳与氧化铁反应,某同学设计的实验装置如下图:
①实验中玻璃管里的现象是_________,观察到试管里出现的现象是___________。
②该实验要先通CO后加热,目的是___________________。
(4)小强用一定量AgNO3和Cu(NO3)2的混合溶液进行如图实验,并对溶液A和固体B的成分进行分析和研究。
①溶液A中的溶质一定含有______________,可能含有_______________。
②通过以下实验可确定固体B的成分,请将下表填写完整。
实验步骤 | 现象 | 实验结论 |
取少量固体B,滴加_________ | 有气泡产生 | 固体B中含有Cu 、Ag和_____ |
有下列粒子:a.Fe3+ b.3H c.3N2d.e.Ne
(1)按要求填空:
①表示3个氮分子的是 (填序号),
②表示铁离子的是 (填序号),
③a与d两粒子结合形成的物质是 (填化学式)。
(2)人类的生产和生活都离不开金属。
①金属元素在自然界中分布很广,地壳中含量最多的金属元素是 (填名称)。
②铁是应用最广泛的金属。
a.工业上常用赤铁矿和一氧化碳在高温条件下炼铁,该反应的化学方程式为
。
b.使用过的菜刀、铁锅等铁制品,清洗后需要及时擦干放置,可以减少
对铁锈蚀的影响。
金属锰(Mn)及其化合物用途广泛。铁锰合金(锰钢)可用作大型体育场馆的网封架屋顶材料、铁轨、桥梁等。部分锰的化合物的颜色及溶解性见下表,回答下列问题。
物质 | KMnO4 | MnO2 | MnSO4 | Mn(OH)2 | MnO(OH)2 |
颜色 | 暗紫色 | 黑色 | 白色 | 白色 | 棕色 |
溶解性 | 易溶 | 难溶 | 易溶 | 难溶 | 难溶 |
(1)KMnO4读作______________,广泛用作医药杀菌剂和防臭剂。
(2)将适当比例的铁矿石(Fe2O3)、软锰矿(MnO2)、焦炭混合加入高炉,通入热空气熔炼,可得到铁锰合金。用化学方程式表示生成金属锰的过程:
①C + O2CO2;② _______________________;③ ________________________。
(3)已知:①MnSO4+2NaOH=Mn(OH)2↓+Na2SO4; ②2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2 若向盛有MnSO4溶液的试管中加入少量NaOH溶液,静置,预测可观察到的现象是______________。
无论在化学世界里,还是在日常生活中,酸是广泛存在而又非常重要的物质。下面对常见的酸——硫酸的部分性 质进行探究。
(1)浓硫酸的特性
①向一个烧杯中加入一定质量的浓硫酸,总质量为m1;敞口放置在空气中一段时间后,总质量为m2,那么,m1_____m2(选填“>、=、<")。
②如图所示,将水滴入装有浓硫酸的锥形瓶中(锥形瓶和木板用熔化的石蜡粘在一起),观察到液滴四溅。据此分析,下列关于浓硫酸的叙述正确的是____。
A.稀释浓硫酸时, 一定要将浓硫酸缓慢注入水中
B.稀释浓硫酸时,一定要 将水缓慢注入浓硫酸中
C.浓硫酸充分溶于水后,可以将锥形瓶从木板上轻轻提离
(2)与金属反应
向装有镁、铁、铜的A、B、C三只试管中(如图),分别加入等质量等质量分数的稀硫酸,不能观察到明显现象的是______(填序号);请写出反应最剧烈的试管中发生反应的化学方程式___________。
(3)与非金属反应
将冷的浓硫酸加入到装有碳粉的圆底烧瓶中,无明显现象;加热该混合物,有大量气泡产生,现对导出的气体成分进行验证。
(查阅资料)
①碳与浓硫酸在加热时,除了生成水之外,还生成二氧化碳和碳的一种氧化物;
②二氧化硫和二氧化碳都能使澄清石灰水变浑浊,其中二氧化硫还能使紫红色的酸性高锰酸钾溶液褪色。
(实验验证)某化学兴趣小组在老师指导下设计了如下实验装置进行验证。
温馨提示:丁装置的A、B、C中均装有紫红色的酸性高锰酸钾溶液
①为了完成对导出气体的验证,请将上述装置进行正确的连接:甲→______→______丙→_______(填序号)。
②请完成下表中的相关内容:
实验现象 | 实验结论 |
乙中观察到的现象_______ | 证明碳与浓硫酸加热反应生成碳的氧化物是二氧化碳而不是一氧化碳 |
丁装置A中溶液褪色 丁装置C中溶液不褪色 | 证明气体中有___________ 装置C的作用______________ |
戊中白色固体变蓝 | 证明气体中有水蒸气 |
(获得结论)碳与浓硫酸加热反应的化学方程式__________。
(知识拓展)化学反应的进行与反应物的溶质质量分数、反应条件都有一定关系。酸不仅仅能与某些金属反应,还能与某些非金属单质在一定条件下反应。
一种自加热食品包装中加热包的成分有:生石灰、活性炭、铝粉、铁粉、碳酸钠、氯化钙、硫酸镁。使用时需向加热包加水,课堂上老师分别取适量加热包中的固体样品进行如图实验:
(1)实验A中,将样品加入水里触摸烧杯外壁发烫,其原因是_______。(用化学方程式表示)
(2)实验B中将一定量稀盐酸加入锥形瓶中,剧烈反应生成大量气体,学习小组同学对气体成分和锥形瓶内溶液进行探究。
I、对气体成分进行探究。
(作出假设)假设一:只有H2,假设二:只有CO2,假设三:H2和CO2。
(实验验证)小明同学设计如下实验,对气体成分进行探究。
①当气体通过甲时,澄清石灰水变浑浊,证明假设______不成立。
②丁中出现_______的现象时,证明假设三成立。
③乙的作用是_____。
II、对锥形瓶内的溶液进行探究。
实验后,小萍同学取少量锥形瓶内的溶液于试管中,向其中滴加NaOH溶液,开始一段时间无沉淀生成,其原因是锥形瓶内的溶液中存在______。
(总结反思)通过以上探究,小林同学做了如下的反思归纳:
a.加热包应密封防潮保存
b.向用过的加热包内的固体中加入过量稀盐酸后,过滤可以回收活性炭
c.能与水混合放出热量的物质,均可用作加热包中的发热材料
你认为其中不正确的是_____(填字母)
实验课上,老师给了同学们一包红色粉末,该粉末可能是铜粉和氧化铁(Fe2O3)粉末中的一种或两种, 为确定该粉末的成分,同学们进行了如下探究,请你参与其中并回答问题。
【提出猜想】甲组:铜粉;乙组:氧化铁粉末;丙组:____________________。
【设计实验】
方案1:取少量红色粉末放入试管中,滴加足量的___________(从下列试剂中选择:氯化钠溶液、稀盐酸、氢氧化钠溶液)振荡,若甲组猜想正确,则实验现象为__________________。
方案2:取8g红色粉末放入硬质玻璃管中,先通入CO,然后用酒精喷灯加热一段时间(实验装置如图1所示),停止加热并继续通入CO至装置冷却。
若乙组或丙组猜想正确,则硬质玻璃管内发生反应的化学方程式是____________。
实验时要先通CO再加热的目的是______________________。
【数据处理】
等装置完全冷却到室温,称量硬质玻璃管内剩余固体质量为mg。若乙组猜想正确,则m的取值范围是________________。
【实验反思】
图1虚线框内的装置是用于吸收CO2;并收集CO,请从图2(广口瓶内均为氢氧化钠溶液)中选择最合适的装置______________(填序号)。
草酸存在于自然界的植物中。草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,熔点为101℃,易溶于水,受热脱水、升华,170℃以上分解。草酸能与氢氧化钙反应生成沉淀:H2C2O4+Ca(OH)2 === CaC2O4↓+2H2O。
请回答下列问题:
(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。仪器a的名称是_________。装置B的主要作用是_________________。装置C中有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊。由此可知草酸晶体分解的产物中一定有______________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中还有CO。为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置依次连接的合理顺序为A→B→(____)→(____)→(____)→I→D→H。
②装置I中盛有的氧化铁发生了颜色变化,欲证明草酸晶体分解的产物中有CO,乙组同学需要两次使用装置D,其现象分别是___________________________________。
实验探究和证据推理是提升认知的重要手段。
(一)下图是某课外学习小组设计的气体制备与性质验证的组合实验,其中请看图回答下列问题:
(1)仪器a名称为_____,A中发生反应的化学方程式_____;
(2)装置B的作用是干燥二氧化碳气体,利用了浓硫酸的_____;
(3)装置C中炭粉与干燥的二氧化碳反应产生一氧化碳。该反应中利用了炭粉的_____性;
(4)实验过程中装置D通入CO一段时间,待_____,再点燃酒精喷灯;
(5)反应一段时间后,观察到装置D玻璃管内粉末由_____色变成黑色,生成的黑色固体均能被磁铁吸引。
(6)该套装置中有一个明显的不足之处,你的改进方法是_____。
(二)化学兴趣小组对“CO还原Fe2O3粉末”的实验产生的黑色粉末继续进行探究:
(查阅资料)铁粉、FeO、Fe3O4均为黑色固体;铁粉、Fe3O4均能被磁铁吸引。
(提出猜想)对磁铁吸引的黑色固体成分有以下三种猜想:
猜测Ⅰ:Fe; 猜测Ⅱ:Fe3O4; 猜测Ⅲ:Fe和Fe3O4
(实验验证)取少量反应后的黑色固体放入试管中,加入足量的硫酸铜溶液,振荡,充分反应后静置,观察到红色固体中混有黑色颗粒,说明_____(填“猜想 Ⅰ”“猜想Ⅱ”或“猜想Ⅲ”)是正确的。
铁的冶炼与利用是学习和研究化学的重要课题。
Ⅰ.铁的冶炼,竖炉炼铁的工艺流程如图1所示。
(1)“燃烧室”中CH4燃烧的作用是__
(2)写出“还原反应室”中炼铁的一个反应的化学方程式__。
(3)CH4与高温尾气中的CO2或H2O都能反应生成CO和H2,则16g CH4在催化反应室中完全反应后,理论上得到H2的质量(m)范围是__。
Ⅱ.铁的利用,利用铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)处理含有Cu(NO3)2,Pb(NO3)2和Zn(NO3)2的铜冶炼废水。在相同条件下,测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中重金属离子的去除率,实验结果如图2所示。
(1)铁炭混合物中铁的质量分数为100%时,水中的Cu2+、Pb2+能被除去、而Zn2+不能被除去,其原因是__。
(2)铁炭混合物中铁的质量分数为0时,也能除去水中少量的重金属离子,其原因是__。
(3)处理效果最好时,铁炭混合物中的铁的质量分数为__。
铜、铁是人类使用最早、应用广泛的金属。
(探究一)
(1)铁生锈主要跟空气中的______有关,用稀硫酸除铁锈的化学方程式为________。
(2)小茜同学发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色物质,通过化学学习知道该物质为铜锈,俗称“铜绿”,主要成分为Cu2(OH)2CO3,该反应的化学方程式为:2Cu+O2+H2O+X = Cu2(OH)2CO3,则X的化学式为__________。
(探究二)
以黄铜矿(CuFeS2)为原料,采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺,原理为:4CuFeS2+17O2+2H2SO4 4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O,向上述反应后的溶液中加入Fe粉,得到FeSO4溶液和Cu。
(3)CuFeS2为二硫化亚铁铜,也可以表示为CuS•FeS,其中S元素的化合价为_____。
(4)发生主要反应的两个化学方程式为:①Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4; ②_________。
(5)FeSO4溶液经蒸发浓缩、_______、过滤等操作得到硫酸亚铁晶体(FeSO4•xH2O)。
(探究三)
硫酸亚铁晶体(FeSO4•xH2O)是一种重要的食品和饲料添加剂,对其进行热分解研究。
(查阅资料)①硫酸铜粉末为白色,吸水后变成蓝色晶体。
②二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色
③硫酸亚铁晶体加热会先失去结晶水,高温会继续分解产生一种金属氧化物和两种非金属氧化物。
称取ag硫酸亚铁晶体样品按图1高温加热,使其完全分解,对所得产物进行探究,并通过称量装置B的质量测出x的值。
(6)装置B中硫酸铜粉末变蓝,质量增加12.6g,说明产物中有_______,装置C中高锰酸钾溶液褪色,说明产物中还有_________;装置D球形干燥管的作用_____;实验中要持续通入氮气,否则测出的x会_________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(7)硫酸亚铁晶体完全分解后,装置A中残留红棕色固体,另从理论上分析得出硫酸亚铁分解还生成另一物质SO3,写出FeSO4分解的化学方程式_______。
(8)某研究所利用热分析仪对硫酸亚铁晶体(FeSO4•xH2O)进行热分解,获得相关数据,绘制成固体质量——分解温度的关系图如图2,根据图2中有关数据,可计算出FeSO4•xH2O中的x=______。
达州盛产天然气,有“中国气都”之称的美誉。天然气的主要成分是甲烷(CH4),我校化学兴趣小组的同学对甲烷燃烧的产物产生了兴趣,请你参与:
(提出问题):甲烷燃烧后生成哪些物质?
(查阅资料):含碳元素的物质完全燃烧生成CO2,不完全燃烧生成CO;无水CuSO4遇水变蓝。
(猜想与假设):甲:CO2 、H2O ; 乙:CO 、 H2O; 丙: NH3 、CO2 、H2O; 丁: CO2 、CO 、 H2O 。
你认为_______同学的猜想一定是错误的,理由是________________。
(实验探究):为了验证上述猜想与假设,将甲烷在一定量的O2中燃烧的产物依次通过下列装置:
(1)A、B装置的顺序能否颠倒?(填“能"或“否”)________,实验中用纯净O2而不用空气的原因是______________________。
(2)实验中观察到A中无水CuSO4变蓝,B、D中澄清石灰水变浑浊,C中黑色粉末变成红色,由此推断___同学猜想成立。
(3)请写出B中澄清石灰水变浑浊、C中黑色粉末变成红色的化学方程式:___________、________________。
(反思与交流):为避免有毒的CO污染环境,所以含碳元素的物质燃烧必须满足的条件是_______________。
某课外兴趣班同学用图甲实验装置进行如下实验。(试剂均足量,假设各步反应均完全,装置可重复使用,部分夹持装置已省略,组合装置气密性良好。)
(探究一)甲组同学利用A装置制备O2,并利用制得的O2验证B中的黑色粉末是否炭粉。
(1)A中反应的化学方程式是__________。
(2)为完成此实验,除用装置A、B外,还需要C装置,该装置中应盛__________(填药品名称),该装置中发生反应的化学方程式为__________。
(探究二)乙组同学利用图甲装置改装成了图乙装置,A装置烧瓶内储存的气体可能是CO、CO2、CH4中的一种或几种,为确定烧瓶内气体的成分,乙组同学进行如下实验:
资料:CH4与CuO在加热条件下反应,生成一种金属单质、二氧化碳和水。
Ⅰ.装置B的玻璃管中盛入足量的CuO固体;
Ⅱ.将3.0g足量的NaOH浓溶液通过分液漏斗滴入烧瓶中,充分反应;
Ⅲ.按A→C→B→C→…的顺序连接成装置图乙,打开K1,从K1处通入氮气,再打开K2,加热B装置中足量的CuO固体,充分反应(反应前装置内空气已排尽);
Ⅳ.反应结束后,测得烧瓶中溶液的质量为3.1g,B装置中固体的质量减少了0.48g,第二个C装置的质量增加了0.18g。
(3)写出CH4与CuO反应的化学方程式__________。
(4)两个装置C中试剂应相同,第一个装置C中试剂的作用是__________,通过数据分析,烧瓶中气体的成分是__________。
(探究三)丙组同学利用图甲装置改装成了图丙装置,实验时通入足量的CO,对“氧化铁和铜粉”混合物进行了一系列的探究。
(5)玻璃管内发生反应的化学方程式为__________,该实验的一个明显缺陷是__________。
(6)最后该组同学还对玻璃管内剩余的固体按如图丁流程进行探究:
①有色溶液B中的溶质有__________(填化学式);
②请你根据该组同学得出的实验数据,计算出固体X中铜的质量分数是多少__________?(写出计算过程)
③老师发现根据该组同学的数据计算出的铜的质量分数,结果偏大,请你分析该组同学在操作中存在的失误是__________。
菱铁矿和赤铁矿一样,也是工业上冶炼铁的一种矿物。某种菱铁矿中铁元素的主要存在形式是碱式碳酸亚铁,为测定碱式碳酸亚铁的组成,华雪同在老师的指导下设计了如图实验装置:
(查阅资料)
a.碱式碳酸亚铁受热会完全分解生成FeO、CO2以H2O。
b.FeO是一种黑色粉末,它不稳定,在空气中加热,可被氧化成四氧化三铁。
c.碱石灰是NaOH及CaO的混合物,可以吸收CO2和H2O
(实验步骤)
(1)检查装置的_____后,准备称取3.40g碱式碳酸亚铁粉末放在装置B中,连接仪器。
(2)_____,鼓入一段时间空气,准确称量装置C、D、E的质量。
(3)关闭弹簧夹K,加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出,再打开弹簧夹K,缓缓通空气一段时间,这样操作的目的是_____。
(4)再次准确称量装置C、D、E的质量,所得数据如下
装置C/g | 装置D/g | 装置E/g | |
加热前 | 200.00 | 180.00 | 180.00 |
加热后 | 200.36 | 180.88 | 180.00 |
(5)分析图、表中数据可知:3.40g碱式碳酸亚铁受热分解过程中生成H2O的质量为_____g,CO2的质量为_____g,装置E的作用是_____。
(实验结论)
在xFeCO3•yFe(OH)2•zH2O中,氢原子与氧原子的个数之比为_____。
(实验反思)
(1)装置A的作用是_____。
(2)实验结束后,装置B中的残留固体可能全部是FeO.也可能全部是Fe3O4.还可能是_____。
(3)为了得到装置B中残留固体的组成,华雪同学称得装置B中残留固体质量为2.24g后,通过计算可知:残留固体的组成及各成分的质量为_____。