钢铁是使用最多的金属材料。在今年的化学活动周中,某校兴趣小组的同学在老师指导下做了二个有关铁的实验。
实验一:用干燥纯净的一氧化碳还原氧化铁
实验装置如下图:
其中A是实验室用草酸(H2C2O4)和浓硫酸加热制取一氧化碳的气体发生装置,反应的化学方程式:
。回答下列问题。
(1)B装置中发生反应的化学方程式是
(2)C装置无明显现象,C装置的作用是
D装置中浓硫酸的作用是
(3)E装置中的实验现象是
(4)F装置的作用是
实验二:铝粉和氧化铁粉末反应(铝热反应)
实验装置如下图:
图中纸漏斗由两张滤纸折叠成漏斗状套在一起,使四周都有四层,点燃镁条后观察到的现象:镁条剧烈燃烧,发出耀眼的白光,放出大量的热,纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入细沙中。
实验后老师作了如下提示:实验中镁条和氯酸钾的作用是提供反应所需的高温条件,铝粉和氧化铁粉末在高温条件下的反应叫铝热反应,属于置换反应,该反应常用于焊接钢轨。请写出该反应的化学方程式
实验后同学们对金属与金属氧化物间的反应产生兴趣,激发了探究热情。
【提出问题】任何金属与金属氧化物在高温条件下都能反应吗?
同学们在请教老师后设计了如下实验方案并进行了探究。
【实验方案】
实验组别 |
实验操作 |
实验现象 |
结论 |
实验1 |
取Zn、CuO粉末的均匀混合物于密闭容器中,高温加热。 向冷却后的固体中加入足量的稀盐酸。 |
黑色粉末变成 固体部分溶解,有气泡产生,水溶液呈无色。 |
Zn和CuO能发生置换反应。 |
实验2 |
取Mg、CuO粉末的均匀混合物于密闭容器中,高温加热。 向冷却后的固体中加入足量的稀盐酸。 |
发生爆炸,黑色粉末变成红色。 固体部分溶解,有气泡产生,水溶液呈 |
|
实验3 |
取Cu、Fe2O3粉末的均匀混合物于密闭容器中,高温加热。 |
粉末无变化 |
Cu、Fe2O3不能反应。 |
【实验总结】金属与金属氧化物在高温条件下有些能反应,有些不能反应。
【反思拓展】金属与金属氧化物在高温条件下反应的规律和金属与
实验室常用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法制取氧气,写出反应的文字或符号表达式: 。
小芳发现,氯酸钾与氧化铜混合加热,也能较快产生氧气,于是进行如下探究:
【提出猜想】除二氧化锰、氧化铜外,氧化铁也可以作氯酸钾分解的催化剂。
【完成实验】按下表进行分析:测定分解温度(分解温度越低,催化效果越好)。
实验编号 |
实验药品 |
分解温度(℃) |
① |
氯酸钾 |
580 |
② |
氯酸钾、二氧化锰(质量比1:1) |
未测 |
③ |
氯酸钾、氧化铜(质量比l:1) |
370 |
④ |
氯酸钾、氧化铁(质量比1:1) |
390 |
【分析数据、得出结论】
(1)由实验_____________与实验④对比,证明猜想合理。
(2)已知实验所用的三种物质中,催化效果最好的是二氧化锰,则实验②的分解温度 370(填“>”、“=”或“<”)。
【反思】
(1)若要证明氧化铁是该反应的催化剂,还要验证它在化学反应前后质量和 不变;
(2)已知氯酸钾的熔点为356℃,结合上表数据,你认为加热氯酸钾和氧化铁的混合物制氧气最适宜的装置是 (填字母)
(3)同种催化剂,颗粒大小可能影响催化效果,请设计实验方案进行验证
利用图甲装置探究“MnO2的用量对 H2O2分解反应的影响”,实验中H2O2的溶质质量分数为3%,装置中产生氧气的量可以用压强传感器测出(在等温条件下,产生氧气体积与装置内压强成正比反应放热忽略不计)
(1)写出甲装置中发生反应的符号表达式: ,MnO2在此反应中起 作用。
(2)图乙是“0.1克MnO2与不同体积的3%H2O2溶液混合”的实验结果,从图中可以看出 。
(3)当用“3%H2O2溶液8毫升与不同质量的MnO2混合”时,得到如图丙所示的曲线.曲线的斜率显示,当MnO2的用量增加到0.08克时,分解速度达到实验要求.在此实验条件下,若MnO2的质量有4克(一药匙),就能使如图 (选填字母)烧杯中所装的3%H2O2溶液,其分解速度最接近实验要求。
(5分) 中央电视台举办的“3.15”晚会,曝出某品牌金饰品掺假的事件,引起同学们的好奇。某化学兴趣小组在老师的帮助下,对几种常见金属饰品所含的金属进行了相关的探究活动。
【提出问题】
(1)怎样鉴别真假黄金?(2)怎样确定钯的金属活动性?
【查阅资料】
(1)假黄金通常是黄铜(Cu-Zn合金);
(2)钯(Pd)呈银白色,有金属光泽,可用作饰品。
【实验药品】钯、铂(Pt)、稀盐酸、硝酸银溶液和氯化钯(PdCl2)溶液
【实验探究】(1)鉴别黄金样品的真假
取黄金样品于试管中,滴加稀盐酸后,观察到黄金样品表面有气泡产生,该气体是 ,说明此样品为 (选填“真”或“假”)黄金。
(2)探究钯的金属活动性
依据生活经验,同学们猜想钯的活动性可能与银和铂相近,于是他们利用上述药品进行如下实验:
实验步骤 |
实验现象 |
实验结论 |
把钯浸入硝酸银溶液中 |
. |
钯的活动性比银弱 |
把铂浸入氯化钯溶液中 |
无明显现象 |
钯的活动性比铂 . |
初步得出结论:钯、银、铂的金属活动性由强到弱的顺序为 。
【废液处理】
(1)转化成沉淀。小组同学将所有液体倒入废液缸中,出现白色沉淀。
(2)通过科学合理的方法进一步回收金属钯。
实验室欲配制1 000 g溶质质量分数为4%的氢氧化钠溶液。请回答下列问题;
(1)配制步骤
①计算:需氢氧化钠固体 g,水 mL(水的密度是1 g/cm3)。
②称量:用质量为23.1 g的烧杯作称量容器,托盘天平上称取氢
氧化钠固体时,盛有氢氧化钠固体的烧杯应放在 盘。
③溶解:将氢氧化钠固体溶于水,用——搅拌,使氢氧化钠全部溶解,冷却至室温。
④装瓶:把配好的溶液装入试剂瓶,盖好瓶盖并贴上标签,放入试剂柜中。
请在装有所配制溶液的试剂瓶(见右图)标签上标明相应的信息。
(2)在配制过程中,导致溶液中氢氧化钠质量分数小于4%的可能原因是( )
①用量筒量取水时俯视读数;②配制溶液的烧杯用少量蒸馏水润洗;③在托盘天平的左盘称取氢氧化钠时,游码不在零位置就调节天平平衡,后将游码移动得到读数;④盛装溶液的试剂瓶用蒸馏水润洗;⑤氢氧化钠固体不纯。
A.①②③④⑤ | B.只有①②④⑤ | C.只有①②⑧ | D.只有②③④⑤ |
(3)若老师提供的药品有500 g 8%的氢氧化钠溶液,500 g 1%的氢氧化钠溶液,足量的氢氧化钠固体和水,除了上述配制方案外,你还可以设计出哪些配制方案,请你写出其中的一种: (只要说明配制时所需的各种药品及用量即可)。
利用如图所示的装置可进行一氧化碳还原氧化铁的实验,其中,氮气可用作本实验的保护气;盛放氧化铁的是一支带有支管的试管,其支管可用于导出试管内的气体;酒精灯带网罩;整套装置的气密性良好.实验前,弹簧夹a、b均处于关闭状态,开始实验时,打开a,通入氮气一段时间后点燃酒精灯,再关闭a,打开b.请联系所学知识回答下列问题:
(1)该实验过程中可以观察到的现象有:_________________、_________________。
(2)试管内一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为____________________________。
(3)实验结束时,应先打开a,再___________,然后___________,继续通氮气直至装置冷却。(选填“A”或“B”)A.熄灭酒精灯 B.关闭b
(4)待试管冷却后,把生成的黑色粉末倒在白纸上后;用磁铁靠近黑色粉末,黑色粉末全部被吸引;再取少量黑色粉末放入足量硫酸铜溶液中,搅拌后发现黑色粉末部分变红。
【提出问题】炼出来的黑色粉末的成分是什么呢?
【查阅资料】在铁的氧化物中只有氧化铁是红棕色,其余都是黑色;只有氧化亚铁在空气中会很快被氧化成氧化铁;只有四氧化三铁有磁性。
【综合探讨】同学们得出此次炼铁得到的生成物是___________________。
(5)请从两个不同角度评价该实验的优点:_______________,_________________。