Question

【題目】鐵、銅的氧化物能與氫氣、一氧化碳和氨氣(NH3)等具有還原性的氣體反應(yīng)生成金屬單質(zhì),某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行系列探究。

(-)探究氨氣(NH3)與氧化銅的反應(yīng)

資料一1

①實(shí)驗(yàn)室常用濃氨水和生石灰混合的方法制取氨氣:CaO+NH3·H2O=Ca(OH)2+NH3↑。

②堿石灰和濃硫酸是常用的干燥劑,濃硫酸能與氨氣反應(yīng)

③Cu20是一種紅色固體,能與稀硫酸反應(yīng):Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O。

(1)小組同學(xué)按圖設(shè)計(jì)組裝好儀器,裝入藥品前應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是_______

(2)A中錐形瓶?jī)?nèi)發(fā)生的反應(yīng)為___________反應(yīng)(填“放熱”或“吸熱”)。

(3)C中玻璃管內(nèi)氨氣與氧化銅在加熱條件下完全反應(yīng)生成銅、水和一種氣體單質(zhì)X,反應(yīng)的化學(xué)方程式為___,反應(yīng)過(guò)程中氨氣也可能將氧化銅還原為Cu2O。反應(yīng)一段時(shí)間后,C中固體全部變?yōu)榧t色,取反應(yīng)后固體少許于試管中,加入足量的稀硫酸,觀察到溶液呈_____說(shuō)明紅色固體中含有Cu2O,該紅色固體的成分是_____(寫(xiě)出所有可能)。

(4)氣體X的密度和空氣接近,難溶于水,上圖D處欲用下圖裝置①②③收集較純凈的氣體X

并測(cè)其體積,裝置的連接順序是_________.

(二)探究一氧化碳與鐵的氧化物反應(yīng)

【資料二】

①Fe2O3·xH2O在溫度為110℃時(shí)分解為Fe2O3和H2O,FeCO3在282℃時(shí)分解為FeO和CO2。

②溫度高于500℃時(shí)鐵的氧化物才能被CO還原。

③用CO還原Fe2O3煉鐵的過(guò)程大致分為三個(gè)階段

階段1：3Fe2O3＋CO 2Fe3O4＋CO2

階段2：Fe3O4＋CO 3Fe+＋CO2

階段3：FeO＋CO Fe＋CO2

(5)已知鐵銹的成分為Fe2O3·xH2O和FeCO3由此可知:鐵生銹過(guò)程中,空氣中的氧氣、水和____都參與了反應(yīng).

(6)小組同學(xué)將鐵銹在300℃熱分解的產(chǎn)物繼續(xù)分階段升溫,通人CO還原鐵的氧化物。剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線(xiàn)如下圖所示。E點(diǎn)固體的成分是_____.計(jì)算圖中G點(diǎn)對(duì)應(yīng)的a的值,寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程_____。

(7)金屬礦物資源儲(chǔ)量有限且不可再生,為防止鐵制品生銹,可以采取____________的措施。

Answer 1

【答案】 檢查裝置氣密性 放熱 2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O 藍(lán)色 Cu2O或Cu和Cu2O(兩種情況,漏寫(xiě)不得分) ③①② CO2 Fe2O3、Fe3O4和FeO 28(計(jì)算過(guò)程正確一分,結(jié)果正確一分) 涂油、刷漆等合理即可

【解析】(-)(1)小組同學(xué)按圖設(shè)計(jì)組裝好儀器，裝入藥品前應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢查裝置氣密性，①實(shí)驗(yàn)室常用濃氨水和生石灰混合的方法制取氨氣，氧化鈣溶于水會(huì)放出大量的熱量，濃氨水受熱會(huì)分解釋放出氨氣，A中錐形瓶?jī)?nèi)發(fā)生的反應(yīng)為CaO+NH3·H2O=Ca(OH)2+NH3↑，是放熱反應(yīng)；(3) C中玻璃管內(nèi)氨氣與氧化銅在加熱條件下完全反應(yīng)生成銅、水和一種氣體單質(zhì)X，根據(jù)質(zhì)量守恒定律原子的種類(lèi)和數(shù)目不變可知，X為N2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O；由資料1中的③Cu2O是一種紅色固體，能與稀硫酸反應(yīng)：Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O，取反應(yīng)后固體少許于試管中，加入足量的稀硫酸，觀察到溶液呈藍(lán)色，說(shuō)明紅色固體中含有Cu2O，該紅色固體的成分是：Cu2O或Cu和Cu2O；(4) 氣體X中可能含有水分，所以先要進(jìn)行干燥，氣體X的密度和空氣接近，難溶于水，應(yīng)該是短管進(jìn)，長(zhǎng)管出，氣體通過(guò)氣壓把集氣瓶里的水壓入量筒，量筒里水的體積即為產(chǎn)生氣體的體積，所以，上圖D處欲用下圖裝置①②③收集較純凈的氣體X并測(cè)其體積，裝置的連接順序是：③①②；(二) (5)已知鐵銹的成分為Fe2O3·xH2O和FeCO3由此可知：鐵生銹過(guò)程中,空氣中的氧氣、水和CO2都參與了反應(yīng)；(6)根據(jù)圖是信息和階段1：3Fe2O3＋CO 2Fe3O4＋CO2，階段2：Fe3O4＋CO 3Fe+＋CO2的反應(yīng)方程式以及FeCO3在282℃時(shí)分解為FeO和CO2可知，E點(diǎn)固體的成分是Fe2O3、Fe3O4和FeO；由圖可知，在G點(diǎn)時(shí)，FeO 已完全反應(yīng)，剩余固體為Fe，又因?yàn)樵?/span>M點(diǎn)時(shí)，剩余固體的質(zhì)量為36.0g，所以設(shè)G點(diǎn)時(shí)剩余固體的質(zhì)量為，FeO＋CO Fe＋CO2

72 56

36.0

， =28，故G時(shí)a=28；(7)金屬礦物資源儲(chǔ)量有限且不可再生，為防止鐵制品生銹，可以采取涂油、刷漆等的措施。