题文
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,反应的化学方程式是:H2C2O4浓硫酸.△H2O+CO2↑+CO↑.请回答下列问题:
(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______.该反应中单质铝与一氧化碳有相似的______(填“氧化”或“还原”)性.
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______色
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______色.
______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______的反应相似.
题型:未知 难度:其他题型
答案
实验一
(1)根据化学方程式:H2C2O4浓硫酸.△H2O+CO2↑+CO↑可知,有CO2生成,B装置中的氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳气体,化学反应式是:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.
故答案为:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;
(2)C装置中的澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊,而C装置中无明显现象,说明二氧化碳已被氢氧化钠溶液完全吸收;D装置中浓硫酸的作用是吸收制取CO过程中产生的水,得到干燥的CO;
故答案为:证明二氧化碳已被完全吸收、干燥一氧化碳气体;
(3)E装置中的氧化铁在CO的还原作用下,由红色的氧化铁粉末变成黑色的铁粉.
故答案为:红色粉末变成黑色;
(4)F装置中的澄清石灰水遇二氧化碳变浑浊,可以用来证明二氧化碳的存在;点燃尾气,是因为过量的有毒一氧化碳会污染空气,所以要进行尾气处理.
故答案为:证明反应生成了二氧化碳、尾气处理;
实验二
实验装置如下图: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,我们可以据此写出化学反应式:2Al+Fe2O3高温.2Fe+Al2O3,一氧化碳具有还原性,是在化学反应中得到氧的物质,在该反应中铝也是得到氧的物质,所以具有还原性.
故答案为:2Al+Fe2O3高温.2Fe+Al2O3、还原;
实验方案:
实验1:根据结论:Zn和CuO能发生置换反应,说明置换出铜单质.故实验现象是:黑色粉末变成红色.
故答案为:红;
实验2:根据现象:发生爆炸,黑色粉末变成红色,说明氧化铜变成了铜单质,镁与氧化铜发生了置换反应.
故答案为:无、镁与氧化铜发生了置换反应;
反思拓展:金属与金属氧化物在高温条件下反应的规律是:活动性较强的金属可以将其后面的金属从它们的氧化物中置换出来,与金属与盐溶液的反应相似.故答案为:盐溶液.
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解析
浓硫酸.△
考点
据考高分专家说,试题“钢铁是使用最多的金属材料.在今年的化学活.....”主要考查你对 [一氧化碳还原氧化铁 ]考点的理解。
一氧化碳还原氧化铁
氧化铁自身具有氧化性,我们可以用一氧化碳还原氧化铁。
灼热的氧化铁可以和氢气(H2)、碳(C)、一氧化碳(CO)等具有还原性物质反应,生成铁+X(氧化物)。
实验室一氧化碳还原氧化铁:
①反应原理:3CO + Fe2O3
2Fe + 3CO2
②装置: 
③现象:红色粉末逐渐变为黑色;澄清石灰石变浑浊,尾气燃烧时产生蓝色火焰。
④实验步骤:
a.检验装置的气密性
b.装入药品并固定装置
c.通入一氧化碳气体并点燃酒精灯
d.待装置内的空气全部排尽后点燃酒精喷灯给氧化铁加热
e.当试管内的红色粉末变为黑色时,停止加热
f.待玻璃管内的固体冷却后,停止通一氧化碳,并熄灭酒精灯
⑤实验结论:红色的氧化铁被一氧化碳还原成单质铁,一氧化碳在高温条件下得到了氧,生成了二氧化碳。
⑥化学反应方程式:
3CO + Fe2O3
2Fe + 3CO2
CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
2CO+O2
2CO2
⑦注意事项:
a.反应条件:高温;若无洒粉喷灯可在酒精灯火焰上加一个金属网罩。
b.CO有剧毒,实验应在通风橱中进行,未反应完的气体要进行尾气处理;尾气处理方法有收集法、燃烧法(将CO转变为无毒的CO2)以防止污染空气。
c.操作顺序:CO要“早出晚归”,洒精喷灯要“迟到早退”。
实验开始先通入CO,排尽装置内的空气,防止CO 与空气混合,加热时发生爆炸;实验完毕后要继续通入 CO气体,直到玻璃管冷却,防止高温下的铁与空气接触,被氧化。


