Question

【題目】某化學興趣小組的學生研究過量的炭粉與Fe2O3在高溫條件下反應的氣體產物成分。探究過程如下：

（1）提出假設：氣體產物全部是CO2。

（2）查閱資料：a．氮氣不能與炭粉及Fe2O3反應。

b．高溫下可以發生下列反應：2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ C+CO22CO

（3）設計方案：將一定量氧化鐵在隔絕空氣的環境下與過量炭粉充分反應。用實驗中實際測得產生氣體的質量，與理論計算得到的CO2的質量進行比較。

（4）實驗裝置：如右圖所示。

（5）實驗操作：

①稱量：反應前Fe2O3的質量3.20 g；炭粉的質量2.00g；玻璃管C的質量48.48 g。反應后玻璃管與殘留固體共52.24 g。

②加熱前先通一段時間氮氣，再夾緊彈簧夾T，點燃酒精噴燈加熱。

（6）問題分析：①用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是 。

②加熱前先通一段時間氮氣的目的是 。

③理論計算：若氧化鐵與炭粉反應的氣體產物全部是CO2，求3.20 g氧化鐵完全反應時生成CO2的質量。（寫出計算過程）

④根據實驗數據計算實驗中實際獲得氣體的質量。（寫出計算過程）

（7）結論：原假設 （能、不能）成立，理由是 。

（8）興趣小組成員小聰想到家里新換的水龍頭。他從說明書上了解到該水龍頭是銅質鍍鉻。好奇的小聰想探究鉻（Cr）與常見金屬鐵、銅的活動性強弱，請你參與。

【作出猜想】

猜想1：Cr>Fe>Cu； 猜想2：Fe>Cu >Cr； 猜想3：你的猜想是 。

【查閱資料】

①鉻是銀白色有光澤的金屬，在空氣中其表面能生成抗腐蝕的致密的氧化膜。

②鉻能與稀硫酸反應，生成藍色的硫酸亞鉻（CrSO4）溶液。

【設計與實驗】

小聰同學取大小相等的三種金屬片，用砂紙打磨光亮；再取三支試管，分別放入等量的同種稀硫酸。

實驗	試管1	試管2	試管3
實驗 操作
實驗 現象	鐵片表面產生氣泡較慢，溶液變為淺綠色	鉻片表面產生氣泡較快，溶液變成為藍色	銅表面無氣泡

【結論與解釋】

①小聰得到的結論是猜想 正確。

②實驗前用砂紙打磨金屬片的目的是 。

【知識運用】

將鉻片投入FeSO4溶液中，反應 （填“能”或“不能”）進行。若能進行，請你寫出化學方程式 。

Answer 1

【答案】(6)問題分析：①用酒精噴燈加熱可以比用酒精燈加熱獲得更高的溫度

②清除試管中的空氣（氧氣），防止碳粉與空氣中的氧氣發生反應

③理論計算：1.32 g ④實際獲得氣體的質量：(48.48g+3.20g+2.00g)-52.24 g=1.44 g

(7)結論：不能 因為生成的氣體質量為1.44 g，大于1.32 g，故氣體產物不完全為CO2，實際是C02和C0的混合物，原假設不能成立 （8）Fe＞Cr＞Cu

【結論與解釋】① 1 ②除去氧化膜

【知識運用】能 Cr+FeSO4=CrSO4+Fe

【解析】

試題分析：(6)問題分析：①用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是：用酒精噴燈加熱可以比用酒精燈加熱獲得更高的溫度

②加熱前先通一段時間氮氣的目的是：清除試管中的空氣（氧氣），防止碳粉與空氣中的氧氣發生反應

③理論計算：根據化學方程式：3C+ 2Fe2O3 高溫 4Fe + 3CO2↑中Fe3O4與CO2的質量關系，即可計算出完全反應時生成CO2的質量

解：設CO2的質量為x

3C+ 2Fe2O3 高溫 4Fe + 3CO2↑

320 132

3.2g x

320:132=3.2g:x

x=1.32g

④根據質量守恒定律：化學反應前后，物質的總質量不變，結合實驗數據計算實驗中實際獲得氣體的質量=(48.48g+3.20g+2.00g)-52.24 g=1.44 g

(7)結論：原假設不能成立，理由是：因為生成的氣體質量為1.44 g，大于1.32 g，故氣體產物不完全為CO2，實際是C02和C0的混合物，原假設不能成立

（8）因為金屬鐵、銅的活動性強弱我們是一只的，故只要將Cr的活動性調換位置，故猜想3：Fe＞Cr＞Cu

【結論與解釋】①根據實驗現象：鉻片表面產生氣泡比鐵片表面產生的氣泡要更快，故得到的結論是Cr的活動性大于Fe，故猜想1正確

②實驗前用砂紙打磨金屬片的目的是：除去氧化膜

【知識運用】由于Cr的活動性大于Fe，故將鉻片投入FeSO4溶液中，反應能進行，化學方程式為： Cr+FeSO4=CrSO4+Fe