做完“铁在氧气里燃烧”实验后,某兴趣小组有一些疑惑不解的问题,于是他们进行了以下探究活动,请你一同参与。
[问题1] 细铁丝在氧气中燃烧为什么会“火星四射”?
[查阅资料1]①日常生活中的钢铁制品都含有少量碳杂质。②含碳细铁丝燃烧时,其中的炭粒生成的CO2气体在熔融液态物质中形成气泡,熔融液态物质因气泡炸裂引起“火星四射”的现象。
[设计实验]为了探究细铁丝在纯氧中燃烧产生“火星四射”现象的原因,该小组同学设计的实验方案是:取长短粗细相同的含碳细铁丝和不含碳的细铁丝,分别在足量的氧气中燃烧,观察现象。你认为他们的方案 (填“合理”或“不合理”)。
[实验探究1]小明做细铁丝在氧气中的燃烧实验时,他把细铁丝绕成螺旋状,一端系在一根铁丝上,另一端系上一根火柴。点燃火柴后迅速把铁丝连同火柴一起插入集气瓶下部(没有接触到细沙,如图所示),但不见铁丝燃烧,反复实验均未成功。
该同学认为可能导致失败的原因主要有三种:
A.铁丝表面有锈迹,影响了反应的进行;
B.点燃火柴后立即将它伸入瓶内,火柴燃烧消耗了氧气,不利于铁丝 的燃烧;
C.火柴燃烧时有大量的热量放出,将铁丝和火柴迅速伸至集气瓶下部,因热胀冷缩之故。瓶内氧气会膨胀逸出,使铁丝无法燃烧。
实验:根据以上假设,他对实验应作的相应改进为:
(1) ;(2) ;(3) 。
[问题2]铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还有没有铁呢?
[查阅资料2] ①自然界中铁的氧化物主要是Fe3O4和Fe2O3两种(FeO极易被氧化为Fe2O3);②铁的氧化物均能溶于酸的溶液。
[实验探究2]将冷却后的黑色物质碾碎,装入试管,加入_____溶液,观察到的现象是_____,说明铁燃烧时溅落下来的黑色物质中还含有铁。
[问题3]铁燃烧的产物为什么不是Fe2O3呢?
[查阅资料3]①Fe3O4和Fe2O3的分解温度、铁的熔点见表:②Fe2O3高温时分解成Fe3O4。
|
Fe3O4 |
Fe2O3 |
铁 |
分解温度/℃ |
1538 |
1400 |
— |
熔点/℃ |
— |
— |
1535 |
[理论探讨]
根据实验现象,并结合表中数据,可推知铁在氧气里燃烧时产生的高温应在_____之间,在此温度范围内Fe2O3已分解,所以铁在氧气里燃烧的产生是Fe3O4。
[拓展延伸]
(1)小林同学发现“铁丝”在纯净氧气中燃烧起来,观察到火星四射,并有黑色固体生成,请写出该反应的化学方程式 ;
(2)Fe2O3高温时会分解成Fe3O4和一种气体,请写出此反应的化学方程式__________;
(3)有些超市的食品密封包装盒的透明盖内放有黑色的FeO粉末,若粉末的颜色_____,就说明包装盒破损进气,这样售货员就能及时发现并处理。
(10分)暑假,同学们在帮老师整理实验室时,发现一瓶石灰水试剂瓶瓶壁和瓶塞周围有一些白色粉末。为了弄清楚白色粉末的成分及形成原因,他们进行了如下探究:
(1)对白色粉末成分的猜想和形成原因分析:
白色粉末的成分 |
形成的原因 |
可能是CaCO3 |
石灰水与空气中CO2反应; 化学方程式为: |
可能是 |
气温较高时,溶质的溶解度或溶剂蒸发,石灰水中的溶质结晶析出。 |
经过反复思考,同学们认为白色粉末还可能是的混合物。
(2)他们取白色粉末于一试管中加水溶解后,进行了实验探究,请完成实验报告:
实验步骤 |
可能观察到的现象 |
结论 |
取上述试管中的上层清液,滴加1~2无色酚酞试液。 |
① |
② |
往上述试管中的残留的固体中加入稀盐酸。 |
③ |
④白色粉末中(选填“有”或“无”)CaCO3 |
由上述实验可知白色粉末的成分是:。 |
(3)交流与反思:
通过上述实验的探究,同学们向实验室提出保存、使用易变质的溶液时的下列建议,合理的是(选填序号)。
A.密封保存B.使用前,临时配制 C.禁止使用这种试剂
小雨同学阅读课外资料得知,双氧水分解除了二氧化锰作催化剂,还可以用氧化铜等物 质作催化剂,于是她对氧化铜产生了探究兴趣。
【提出问题】氧化铜是否也能作氯酸钾分解的催化剂?它是否比二氧化锰催化效果更好?
【设计实验】小雨以生成等体积的氧气为标准,设计了下列三组实验:(其他可能影响 实验的因素均忽略)
实验序号 |
KClO3质量 |
其他物质质量 |
待测数据 |
① |
1.2g |
||
② |
1.2g |
CuO 0.5g |
|
③ |
1.2g |
MnO2 0.5g |
(1)上述实验测量的“待测数据”是。
(2)若实验②比实验①的“待测数据”更(填“大”或“小”),说明氧化铜能加快氯酸钾的分解速率。
(3)对实验②反应后的固体加水溶解、过滤、洗涤、干燥,称量得到0.5g黑色粉末,经进一步实验证实过滤所得的黑色固体粉末为氧化铜。
【预期结论】氧化铜还能作氯酸钾分解的催化剂。
【评价设计】你认为小雨设计实验③和实验②对比的目的是。
【实验拓展】小雨同学从课外资料上还获得下列信息:氧化铁、硫酸铜、猪肝、马铃薯等也可以作过氧化氢分解的催化剂。下列有关催化剂的说法正确的是。
A.二氧化锰一定是催化剂
B.同一个反应可能有多种催化剂
C.催化剂一定是加快反应速率
D.也存在减慢反应速率的催化剂
E.对一定量的反应物来说,催化剂能改变生成物的质量
“滴水生火”魔术:向包有淡黄色过氧化钠(Na2O2)粉末的脱脂棉上滴加水,脱脂棉随即燃烧。某同学对该“魔术”很感兴趣,设计实验进行探究。
【提出问题】过氧化钠与水反应生成什么物质? 脱脂棉为什么会燃烧?
【实验1】取一支干燥的大试管,加入少量过氧化钠粉末,滴加蒸馏水,观察到试管内发生剧烈反应,产生大量气泡,用手触摸,试管底部发烫。
【提出猜想】生成的气体产物可能是:①;②。
【实验2】为探究气体产物,进一步设计并完成如下实验。
请完成表中空格:
操作 |
现象 |
结论 |
将带火星的木条伸入试管 |
带火星的木条复燃 |
气体产物是 |
【查阅资料】脱脂棉是经过化学处理去掉脂肪的棉花,极易燃烧;过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气。
【实验结论】
①过氧化钠与水的反应是反应(填“吸热”或“放热”)。
②脱脂棉燃烧的原因。
③扑灭由过氧化钠引发的火灾时,可以选择的灭火材料是。
A.二氧化碳 B.水 C.沙子
(本题共9分)碱式碳酸铜又称铜绿,是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质。某化学兴趣小组同学发现Cu2(OH)2CO3受热分解后除生成CO2和 H2O外,试管中还有一些黑色粉末状固体。请结合所学知识,回答下列问题:
(1)若要证明有CO2和H2O生成,应选择下图的装置是(填字母序号);理由是。
(2)探究黑色粉末的成分。
【猜想与假设】
该黑色粉末可能是①碳粉、②氧化铜、③;
小明同学经过认真分析,认为上述猜想一定不正确(填序号);其理由是;
【查阅资料】
a.碳粉与氧化铜均为不溶于水的黑色粉末;
b.氧化铜能与稀盐酸反应形成蓝色溶液;
c.碳粉既不与稀盐酸反应也不溶解在稀盐酸中。
【实验验证】
请你帮小组同学完成下述实验报告。
实验步骤 |
实验现象 |
实验结论 |
猜想②正确 |
(3)铜绿[Cu2 (OH)2CO3]受热分解的化学反应方程式:。
碳及许多含碳化合物不充分燃烧都要产生一氧化碳,一氧化碳是一种污染空气的有毒气体,它会使人中毒,通常采用燃烧法处理尾气中的一氧化碳。某同学对一氧化碳与一定量的氧气反应后所得的气体成分进行了如下实验探究:
【提出猜想】反应后气体的组成可能是:①CO和CO2;②只有CO2;③。
【实验探究】该同学为了验证自己的猜想,用下列装置进行实验:
①装置B中氢氧化钠溶液的作用是;
②装置A中出现的现象是;
发生反应的化学方程式是;用带火星的木条伸入D中出现的现象是。
【实验结论】通过实验验证,猜想③成立。