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生成金屬單質,某研究性學習小組設計實驗進行系列探究。

(-)探究氨氣(NH3)與氧化銅的反應

資料一1

①實驗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

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

(1)小組同學按圖設計組裝好儀器,裝入藥品前應進行的實驗操作是_______

(2)A中錐形瓶內發生的反應為___________反應(填“放熱”或“吸熱”)。

(3)C中玻璃管內氨氣與氧化銅在加熱條件下完全反應生成銅、水和一種氣體單質X,反應的化學方程式為___,反應過程中氨氣也可能將氧化銅還原為Cu2O。反應一段時間后,C中固體全部變為紅色,取反應后固體少許于試管中,加入足量的稀硫酸,觀察到溶液呈_____說明紅色固體中含有Cu2O,該紅色固體的成分是_____(寫出所有可能)。

(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

【資料二】

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

②溫度高于500℃時鐵的氧化物才能被CO還原。

③用CO還原Fe2O3煉鐵的過程大致分為三個階段

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:鐵生銹過程中,空氣中的氧氣、水和____都參與了反應.

(6)小組同學將鐵銹在300℃熱分解的產物繼續分階段升溫,通人CO還原鐵的氧化物。剩余固體質量隨溫度變化的曲線如下圖所示。E點固體的成分是_____.計算圖中G點對應的a的值,寫出計算過程_____。

(7)金屬礦物資源儲量有限且不可再生,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 藍色 Cu2O或Cu和Cu2O(兩種情況,漏寫不得分) ③①② CO2 Fe2O3、Fe3O4和FeO 28(計算過程正確一分,結果正確一分) 涂油、刷漆等合理即可

【解析】(-)(1)小組同學按圖設計組裝好儀器，裝入藥品前應進行的實驗操作是檢查裝置氣密性，①實驗室常用濃氨水和生石灰混合的方法制取氨氣，氧化鈣溶于水會放出大量的熱量，濃氨水受熱會分解釋放出氨氣，A中錐形瓶內發生的反應為CaO+NH3·H2O=Ca(OH)2+NH3↑，是放熱反應；(3) C中玻璃管內氨氣與氧化銅在加熱條件下完全反應生成銅、水和一種氣體單質X，根據質量守恒定律原子的種類和數目不變可知，X為N2，反應的化學方程式為：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：Cu2O+H2SO4=Cu+CuSO4+H2O，取反應后固體少許于試管中，加入足量的稀硫酸，觀察到溶液呈藍色，說明紅色固體中含有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，所以先要進行干燥，氣體X的密度和空氣接近，難溶于水，應該是短管進，長管出，氣體通過氣壓把集氣瓶里的水壓入量筒，量筒里水的體積即為產生氣體的體積，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：鐵生銹過程中,空氣中的氧氣、水和CO2都參與了反應；(6)根據圖是信息和階段1：3Fe2O3＋CO 2Fe3O4＋CO2，階段2：Fe3O4＋CO 3Fe+＋CO2的反應方程式以及FeCO3在282℃時分解為FeO和CO2可知，E點固體的成分是Fe2O3、Fe3O4和FeO；由圖可知，在G點時，FeO 已完全反應，剩余固體為Fe，又因為在M點時，剩余固體的質量為36.0g，所以設G點時剩余固體的質量為，FeO＋CO Fe＋CO2

72 56

36.0

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