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【素养解码】浙教版 九年级 科学上册·阶段评价练（11）
物质转化与材料利用·专题6 化学实验
1．学习了金属的化学性质后，科学兴趣小组同学利用数字化仪器对镁与盐酸反应进行研究，实验前先用砂纸将镁条打磨，将打磨后的镁条放入锥形瓶中，再将注射器中稀盐酸快速压入锥形瓶中，通过数字传感器测定实验过程中密闭容器内压强与时间的关系如图所示。（装置气密性良好）
（1）实验前先将镁条需先打磨的原因是 。
（2）往锥形瓶中刚注入盐酸时镁条表面无明显气泡，但此时压强有所上升，原因可能是 。
（3）ac段容器内压强增大，而cd段容器内压强逐渐减小，观察发现，至图中c点镁条恰好完全溶解，说明镁与盐酸反应还会 （填“吸收”或“放出”）热量。
（4）用pH试纸测出ab段溶液的pH 7（选填“>”、“＜”、“=”）。
2．小乐做了“铝与酸反应”的系列实验，回答问题：
实验1：小乐在试管中放入一枚未打磨的铝片，然后注入适量pH=4的稀盐酸。铝片与稀盐酸反应产生氢气的速率随时间变化的图线如图甲所示。
（1）铝片和稀盐酸在开始阶段不产生氢气的原因： （用相关化学反应方程式解释）。
（2）从a点到b点曲线上升的原因可能是 。
实验2：小乐将另一枚打磨过的铝片与适量pH=4的稀硫酸反应，结果生成氢气速率很慢。
针对铝片与稀盐酸和稀硫酸反应速率不同的现象，小乐提出了如下猜想：
猜想1：盐酸中的氯离子对反应起促进作用；
猜想2：硫酸中的硫酸根离子对反应起阻碍作用。
为了验证猜想，小乐设计了如图乙所示实验。
（3）加入的两种固体物质A和B分别是 。
3．某化学兴趣小组用如图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁钉）。
（1）由A、B中出现的实验现象可知，铁生锈必需的条件之一是 。甲同学认为，只由试管A中发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管 （填试管编号）发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。
（2）轮船在海上行驶时，船体的生锈速度比在江河中行驶时更快，请你预测一段时间后，A、D两试管的实验现象 。
（3）为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金。合金比单一金属具有更好的抗腐蚀性，说明金属的腐蚀还和 的有关。
4．铁是常见的金属材料，在许多领域都有所应用。然而铁丝容易生锈，这不仅影响其外观，还会降低其机械性能。某科学兴趣小组以“铁的生锈”为主题展开项目化学习。
【任务一】探究铁丝生锈的条件
（1）如图所示，常温下将铁丝球置于不同的试管中，一段时间后，试管 （填字母）中的铁丝球先生锈。
【任务二】小组成员使用不同温度的热水浴加热铁丝球，探究温度对铁丝生锈速率的影响。结果如表所示：
温度（℃） 55 80 100
观察到生锈的时间（s） 306 108 /
（2）该实验中水浴加热的目的是 。
（3）使用100°C沸水浴加热时，未观察到有红棕色铁锈生成，而是铁丝表面生成黑色固体，推测该固体可能是 （填化学式）。
【拓展延伸】小组成员发现专用于切柠檬的菜刀比普通菜刀容易生锈；海边的轮船比河边的轮船更易生锈。同学们将铁丝球置于不同液体中，进行水浴加热，并记录观察到的生锈时间。结果如表所示：
液体种类 3%柠檬酸溶液 3%氯化钠溶液 蒸馏水
观察到生锈的时间（s） 43 78 108
（4）结合上述实验，除了干燥和覆盖保护膜隔绝氧气外，其他有效的防锈措施还有 。
5．钢丝棉是一种由低碳钢制成的细丝，直径约0.125～0.189毫米。小煦利用钢丝棉探究铁制品锈蚀的条件，实验如下：
5分钟 20分钟 1小时 5小时
甲 无现象 无现象 无现象 无现象
乙 出现少许锈斑，活塞未明显移动 出现明显锈斑，活塞移动少许 锈斑增多，活塞移动明显 锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处
丙 出现明显锈斑，活塞移动少许 锈斑增多，活塞移动明显 锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处 锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处
步骤一：取3个50mL活塞润滑性良好的注射器，检查气密性后备用。
步骤二：称取3团等质量的钢丝棉（每团体积约为6cm3），A保持干燥，B用少量蒸馏水润湿，分别放入甲、乙、丙注射器中。
步骤三：移动活塞，使它们均处于46mL刻度处，再用橡皮帽封住注射孔（如图所示），观察到的实验现象如上表。
（1）本实验通过 来判断钢铁锈蚀的速度。
（2）比较甲、乙说明铁生锈与 有关，比较乙、丙实验现象得到的结论是 。
（3）钢铁生锈还需要氧气，小敏利用本实验数据计算出空气中氧气的体积分数为 21%（填“大于”、“小于”或“等于”）。
6．小宁在课外资料中获悉：在锌和稀硫酸的反应中，加入硫酸铜溶液会影响反应的快慢。为此，他进行了探究。实验装置如图甲所示：
【实验步骤】
①在规格相同的A、B试管中分别放入大小相近、数量相同的锌粒，胶头滴管吸入等量的溶液，如图甲所示。塞紧橡胶塞。
②将两个胶头滴管中的溶液同时挤入试管后，立即开启数据采集器。
③约100s后，停止采集数据。电脑显示气压p随时间变化的关系如图乙。
【实验分析】
（1）图甲中“★”处应填 。
（2）要确保实验成功，实验前应检查反应装置的 。
（3）实验中，锌和稀硫酸反应的快慢通过采集到的试管内 来反映。
【实验结论】在锌和稀硫酸的反应中，加入硫酸铜溶液可以 （填“减慢”或“加快”）反应速度。
7．小科同学为了探究铁生锈的条件，设计如图的实验装置并进行实验，一段时间后，观察到只有①中铁丝生锈，试管中液面上升。
（1）①中试管液面上升的原因是： ；
（2）选择①③进行实验是为了探究铁生锈是否需要 ；
（3）清洗铁锈一般都用稀盐酸溶液，取铁锈部分（Fe2O3）中加入稀盐酸中恰好完全反应，小科结合建立模型的方法对反应前后的溶液成分进行分析。图甲为所加稀盐酸中各微粒数量，图乙是小科建立的关于反应后溶液中各微粒数量的模型，其中微粒数量分析正确的是 （填写序号，可多选）。
8．小科在学习金属活动顺序表时发现，氢排在铜的前面。推测氢气可以置换出铜盐溶液中的铜，但在向硫酸铜溶液中通氢气后没有观察到有金属铜生成，产生了疑问。查阅资料后，重新实验，证明了推测。
【查阅资料】
①石墨含大量气孔，能导电可以作为电极。
②活性氢（用H2+表示）可以在常温下置换硫酸铜溶液中的铜。
③电解水时附着在电极上的氢气为活性氢，但一般电极上附着的活性氢极少。
【实验研究】
1.设计如图所示装置，利用某金属和石墨充当电极进行电解水实验。
2.当石墨电极上有大量气泡出现时，取出石墨电极，立即将其插入硫酸铜溶液中，观察到石墨电极表面有红色固体生成。
3.将红色固体放入稀硫酸中，没有变化，证明氢气可以置换出硫酸铜溶液中的铜。
【实验分析及拓展】
（1）图中石墨电极为 （选填“电极”或“电极”），其电极上产生了活性氢。
（2）请写出活性氢（H2+）可与硫酸铜反应的化学反应方程式，该反应属于 ，该反应属于 （填基本反应类型）。
（3）小科同学将反应后的金属电极也放入硫酸铜溶液中，发现电极表面有红色固体生成，能否证明金属电极上也产生了活性氢，为什么？ 。
9．科学兴趣小组同学开展“氢气的制取”实验探究。
【实验原理】Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑
【发生装置】
（1）结合实验原理，图1中发生装置可用于实验室制取H2气体的是 ；（填字母）
（2）【实验探究】在制取H2气体的过程中，不同小组制取H2的速度不同，为了探究“影响反应快慢的因素”，小组同学进行了如下四组实验，如表所示
实验组别 甲 乙 丙 丁
金属锌的质量/g、颗粒大小 m大颗粒 m大颗粒 m小颗粒 m小颗粒
硫酸的体积/mL、浓度 V5%稀硫酸 V10%稀硫酸 V5%稀硫酸 V10%稀硫酸
若探究硫酸的浓度对上述反应的影响，可选择实验甲与 （选填实验组别）进行对照。
（3）为了更直观的比较反应物颗粒大小对反应快慢影响，研究小组同学采用图2装置进行实验分别将甲丙材料放入A，B装置中，写出能证明颗粒越小反应越快的证据 。
（4）【拓展提高】在图二装置中运用转换法，将不易观察的反应快慢变得容易观察，为了让现象更加明显，请提出合理的改进方案： 。（写出一种即可）
10．氢气还原氧化铜的实验装置如图所示。
（1）如果要还原得到6．4克铜，则理论上需要消耗 克氢气，但实际消耗的氢气质量一定 理论值（填“大于”，“等于”，“小于”），造成这一结果主要的原因是 。
（2）实验结束后，某同学发现试管中出现的红色物质又变回黑色，其可能的原因是以下的 。
A．实验开始时先给试管加热，然后通氢气；
B．盛放氧化铜的试管口略向上倾斜；
C．实验结束时先停止通氢气，再停止加热；
D．试管外壁可能还有水；
11．实验室有一瓶已部分变质的氢氧化钠固体，小科想测定该瓶氢氧化钠固体的变质程度，在老师的指导下设计了如图所示的实验装置（固定装置均已略去），以下是测定过程中的部分操作。
（1）小科检查装置的气密性后，称取m1g氢氧化钠固体放入B装置，又称取了两份m2g的碱石灰分别放入D、E装置中；然后打开活塞P，将稀盐酸加入已部分变质的氢氧化钠固体中，观察到溶液的温度升高，同时溶液中还产生 。
（2）当B装置中的反应停止后，小科打开弹簧夹，向A装置中通入一段时间的空气，目的是 。
（3）停止通空气后，小科称量了D装置中的固体质量为m3g，则该变质的氢氧化钠固体中氢氧化钠的质量分数为 。
12．科学兴趣小组做了如下实验：将一段镁条放入CuCl2溶液中，镁条表面出现红色物质，但很快镁条表面又冒出很多气泡。他们觉得很奇怪。
【提出问题】这些气泡是什么气体 这些气体又是如何产生的
（1）【做出猜想】①氧气；②氯化氢；③氨气（NH3）；④氢气。
他们马上否定了猜想③，否定的依据是 ；
（2）【实验验证】他们开始着手收集所产生的气体。
实验一：他们用带火星的木条检验该气体，木条不复燃。说明生成的气体不是氧气；
实验二：为继续探究反应后生成的气体是否是氯化氢，他们用 检验该气体，试纸不变红，说明生成的气体不是氯化氢；
实验三：为确定气体是否是氢气，他们设计了如图所示的实验（每个装置的反应均完全）。
（3）若该气体是氢气，可以观察到的现象是 ；
（4）实验三中碱石灰的作用是 ；
为确定该气体产生的本质原因，他们用精密pH试纸测试实验所用的CuCl2溶液，pH约为5.5。查阅资料发现，CuCl2的水溶液呈酸性，在溶液中会水解产生H+，镁条遇到H+将H2置换出来。
13．思维模型的建构既方便于问题的解决，又能促进深度学习。下图是研究小组同学对解决“气体检验”类问题建构的思维模型：
气体检验 → 气体净化 → 气体转化 → 气体检验 → 尾气处理
【模型应用】同学们为检验天然气燃烧后的气体产物（甲烷已完全反应）成分，应用思维模型设计了如图实验方案，将天然气在氧气中燃烧后得到的混合气体通过该方案进行实验。
（1）实验中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝，则该气体燃烧后的产物成分有 ；
（2）实验中小姚同学发现B中黑色CuO变红，C中澄清石灰水变浑浊，得出了天然气燃烧后的气体产物中有CO2和CO结论。小余认为该结论不严谨，理由是： ；
（3）交流时，小余提出，只要先从a处通一段时间混合气体，观察现象，再点燃B处酒精灯加热，继续观察现象，就可顺利完成气体产物成分的检验。小余提出在加热前先通一段时间的混合气体，其目的是 ；
14．如图装置是用燃烧法来确定有机物组成的常用装置。这种方法是在电炉加热时用纯氧气氧化硬质玻璃管内样品，根据氧化产物的质量确定有机物的组成。在装置中C里的氧化铜是确保有机物中的碳元素完全转化为二氧化碳。已知样品一定含碳、氢元素，可能含氧元素。请回答有关问题：
（1）请用化学方程式表示装置C中氧化铜可能发生的反应 。
（2）若去掉B装置会对 元素的测定结果有影响。
（3）E装置中所盛放试剂最好是 （选填序号：①石灰水；②NaOH溶液；③水）。
（4）若准确称取1.76克样品。经充分燃烧，D装置增重1.44克，E装置增重3.52克，则该有机物样品中所含的元素为 。
15．“鱼浮灵”主要成分是过碳酸钠（xNa2CO3·yH2O2），俗称固体双氧水，过碳酸钠具有Na2CO3和H2O2的双重化学性质。某兴趣小组对其进行以下探究：利用如图装置进行产品中活性氧含量测定和过碳酸钠（xNa2CO3·yH2O2）组成的测定（杂质对测定无影响）。注：活性氧含量是指产品中能转化为O2的氧元素的质量分数。[查阅资料]过碳酸钠能与酸反应放出CO2和O2。
（1）实验前先缓慢通N2一段时间，加热铜网至红热后，再缓慢滴入过量稀硫酸，直至A中样品完全反应；继续缓慢通N2，其目的是 。
（2）装置B的作用有 。（填序号）。
①除去气体中的水蒸气 ②便于观察和控制气流速度
（3）实验测得C装置中铜网质量增加1.2g，D装置质量增加2.2g。该产品中活性氧含量为 %；x：y= 。
16．小科为验证一氧化碳和氧化铜能发生反应，其操作步骤及观察到的现象如下：
步骤1：连接装置并检查装置气密性。
步骤2：按图甲所示，向双具支试管内加入木炭粉和氧化铜，用向上排空气法使双具支试管内集满二氧化碳后塞上带有导管和瘪气球的橡皮塞。
步骤3：按图乙所示，将双具支试管固定在铁架台上，并使木炭粉平铺于试管底部，用酒精喷灯加热氧化铜一段时间，未观察到明显现象。
步骤4：将酒精喷灯移至木炭粉处，加热一段时间，观察到气球明显胀大；再次将酒精喷灯移至氧化铜处，加热一段时间，观察到黑色粉末变为紫红色固体。
（1）瘪气球的作用是 。
（2）写出步骤4中其中一个反应的化学方程式 。
（3）实验中能证明一氧化碳和氧化铜能发生反应的实验现象是 。
（4）若要对CO气体进行回收再利用，小科将反应后的混合气体通入以下装置，其中最为合理的是 。
A． B． C．
17．反应物的质量比不同可能会影响生成物的种类，为探究碳和氧化铜反应生成的气体种类，小科设计了如下实验装置和方案（B、C装置中药品足量，且所有反应均充分进行）：
【提出问题】碳和氧化铜反应生成的气体是什么？
【作出猜想】猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2。
【收集证据】（1）如果猜想①成立，其化学方程式为 。
（2）从定性观察角度判断若观察到 （填写现象），则说明生成气体中没有CO2。
（3）从定量计算角度判断：用电子天平测定表格中的四个数据：
反应前的质量 反应后的质量
A（试管+固体） m1 m2
B+C（广口瓶+溶液） m3 m4
若猜想③成立，则存在的质量关系是 。
【交流反思】（4）若反应生成物有一氧化碳和二氧化碳，他又设计了如图乙所示的装置分离CO和CO2（铁架台、铁夹等固定用装置已略去，a、b为活塞）。若想实现分离，活塞a和b应该如何操作？ 。
18．纳米铁（单质铁）在环保领域应用广泛。以菱铁矿（主要成分为FeCO3，不考虑杂质）为原料可以制备纳米铁。小嘉和小明对制备得到的固体成分进行探究。
【提出问题】固体成分是什么
【作出猜想】猜想一：Fe；猜想二：FeCO3；猜想三：Fe和FeCO3。
【查阅资料】①FeCO3+H2SO4=FeSO4+H2O+CO2↑
②氢气具有还原性，可以用来冶炼金属
③白色的无水硫酸铜固体遇到水蒸气变为蓝色
【实验探究】该学习小组利用如图装置，对固体成分进行探究。
（1）装置B的作用是 。
（2）向装置A中加入稀硫酸后，A中产生气泡且溶液变为浅绿色，小嘉判断猜想一正确。小明认为小嘉的判断不合理，理由是 。
（3）若猜想三正确，那么基于的证据是 。
【反思交流】若将装置E去掉， （填“能”或“不能”）验证固体样品中含Fe。
19．工业纯碱中含少量氯化钠，兴趣小组采用不同的方法测定工业纯碱样品中碳酸钠的质量分数。
（1）方法一：差量法。称取W克样品与足量的稀盐酸充分反应，生成的二氧化碳通过装有试剂X的乙装置，并利用测量乙装置增加的质量，求得样品中碳酸钠的质量分数。该方法中试剂X可选用 。
（2）方法二：沉淀法。称取15克样品完全溶解于水中配成60克样品溶液，取三个烧杯分三次进行实验，每次加入30克氯化钙溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥所得的沉淀质量记录如表。计算样品中碳酸钠的质量分数。
烧杯1 烧杯2 烧杯3
样品溶液（克） 10 20 30
氯化钙溶液（克） 30 30 30
沉淀质量（克） 2 4 5
20．铜是人类较早冶炼的金属，铜及铜的化合物在生产生活中应用广泛。
Ⅰ．见证历史
（1）我们的祖先很早就掌握了炼铜的工艺，最初他们将 （填化学式）和孔雀石[主要成分是Cu2(OH)2CO3]混合后加热就得到了红色的金属铜（提示：Cu2(OH)2CO3受热后会分解生成氧化铜、水、二氧化碳）。
（2）西汉《淮南万毕术》中记载“曾青（硫酸铜）得铁，则化为铜”，这一发现要比西方早1700多年。该反应的化学方程式为 ，该过程中溶液颜色变化为 。
（3）《周礼·考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方。铜和青铜的相关性质见右表，推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有 。
物质 铜 青铜（含25%的锡）
熔点 1085℃ 800℃
硬度 3.0 5~6.6
已知：数值越大，硬度越高，金刚石的硬度为10。
Ⅱ．立足当下
图甲为教材上的木炭粉还原氧化铜实验，阳阳同学对该实验进行改进，设计了如图乙所示的改进实验（部分固定或夹持仪器省略）。
（4）写出图甲中发生的置换反应的化学方程式： 。
（5）图乙实验步骤为：①在酒精灯外焰上灼烧螺旋形的铜丝；②将表面变黑的螺旋形铜丝放入装有充分烘干木炭粉的试管中（如图所示），进行实验；③实验结束后，立即取出螺旋形铜丝，迅速放入冷水中观察铜丝颜色变化。相较于图甲，说出一条图乙实验的优点： 。（任写一条即可）
（6）H2与木炭一样，也能与氧化铜发生还原反应，写出用H2还原CuO的化学方程式： 。
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【素养解码】浙教版 九年级 科学上册·阶段评价练（11）
物质转化与材料利用·专题6 化学实验
1．学习了金属的化学性质后，科学兴趣小组同学利用数字化仪器对镁与盐酸反应进行研究，实验前先用砂纸将镁条打磨，将打磨后的镁条放入锥形瓶中，再将注射器中稀盐酸快速压入锥形瓶中，通过数字传感器测定实验过程中密闭容器内压强与时间的关系如图所示。（装置气密性良好）
(1)实验前先将镁条需先打磨的原因是 。
(2)往锥形瓶中刚注入盐酸时镁条表面无明显气泡，但此时压强有所上升，原因可能是 。
(3)ac段容器内压强增大，而cd段容器内压强逐渐减小，观察发现，至图中c点镁条恰好完全溶解，说明镁与盐酸反应还会 （填“吸收”或“放出”）热量。
(4)用pH试纸测出ab段溶液的pH 7（选填“>”、“＜”、“=”）。
【答案】(1)除去表面的氧化膜
(2)将盐酸注入时，使锥形瓶中气体体积缩小，压强增大
(3)放出
(4)＜
【详解】（1）实验前需先打磨的原因是去除镁条表面的氧化膜。
（2）注射器刚注入盐酸时镁条表面无明显气泡，但此时压强上升迅速，原因可能是将盐酸注入锥形瓶时，锥形瓶中气体体积缩小，压强增大。
（3）c点镁条已经完全溶解，cd段容器内压强逐渐减小的原因可能是镁条与稀盐酸反应放热使锥形瓶内气体温度升高，反应停止后，锥形瓶内气体温度逐渐降低，压强逐渐减小；
（4）c点镁条已经完全反应，则ab段有盐酸，盐酸显酸性，所以溶液的pH＜7。
2．小乐做了“铝与酸反应”的系列实验，回答问题：
实验1：小乐在试管中放入一枚未打磨的铝片，然后注入适量pH=4的稀盐酸。铝片与稀盐酸反应产生氢气的速率随时间变化的图线如图甲所示。
(1)铝片和稀盐酸在开始阶段不产生氢气的原因： （用相关化学反应方程式解释）。
(2)从a点到b点曲线上升的原因可能是 。
实验2：小乐将另一枚打磨过的铝片与适量pH=4的稀硫酸反应，结果生成氢气速率很慢。
针对铝片与稀盐酸和稀硫酸反应速率不同的现象，小乐提出了如下猜想：
猜想1：盐酸中的氯离子对反应起促进作用；
猜想2：硫酸中的硫酸根离子对反应起阻碍作用。
为了验证猜想，小乐设计了如图乙所示实验。
(3)加入的两种固体物质A和B分别是 。
【答案】(1)Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O
(2)随着反应的进行，温度升高，加快了反应的速度
(3)NaCl、Na2SO4
【详解】（1）在试管中放入一枚未打磨的铝片，铝片和稀盐酸在开始阶段不产生氢气的原因是铝片表面的氧化铝与稀盐酸反应生成氯化铝和水，故反应的化学方程式写为：Al2O3＋6HCl=2AlCl3＋3H2O。
（2）金属与酸反应生成盐和氢气的反应是一个放热的反应，从a点到b点曲线上升的原因可能是随着反应的进行，温度升高，加快了反应的速度，故填；随着反应的进行，温度升高，加快了反应的速度。
（3）猜想氯离子与硫酸根离子对铝与酸的反应速率产生不同的作用，实验中的变量是氯离子和硫酸根离子，其它的量保持一致，则固体物质A和B分别是含有氯离子与硫酸根离子的同种金属的盐，如氯化钠、硫酸钠，故填NaCl、Na2SO4。
3．某化学兴趣小组用如图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁钉）。
(1)由A、B中出现的实验现象可知，铁生锈必需的条件之一是 。甲同学认为，只由试管A中发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管 （填试管编号）发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。
(2)轮船在海上行驶时，船体的生锈速度比在江河中行驶时更快，请你预测一段时间后，A、D两试管的实验现象 。
(3)为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金。合金比单一金属具有更好的抗腐蚀性，说明金属的腐蚀还和 的有关。
【答案】(1) 与氧气接触 A、B、C
(2)A、D两试管铁钉锈蚀，而D更严重（合理即可）
(3)组成和内部结构
【详解】（1）A试管中铁钉与水、氧气接触，铁钉能生锈；B试管中铁钉只与水接触，铁钉不生锈；C试管中铁钉只与氧气接触不生锈；对比三组实验得出铁生锈是铁与氧气、水共同作用的结果，故需要综合A、B、C三组试管中实验来得出结论；
（2）A试管中铁钉与水、氧气接触，铁钉能生锈；D试管中铁钉与水、氧气、食盐水接触，盐水能加快铁钉生锈的速率，一段时间后，A、D两试管的实验现象：铁钉锈蚀，而D更严重；
（3）合金与纯金相比，其组成和内部结构发生变化，从而引起性质的改变。
4．铁是常见的金属材料，在许多领域都有所应用。然而，铁丝容易生锈，这不仅影响其外观，还会降低其机械性能。某校科学兴趣小组以“铁的生锈”为主题展开项目化学习。
【任务一】探究铁丝生锈的条件
(1)如图所示，常温下将铁丝球置于不同的试管中，一段时间后，试管 （填字母）中的铁丝球先生锈。
【任务二】小组成员使用不同温度的热水浴加热铁丝球，探究温度对铁丝生锈速率的影响。结果如表所示：
温度（℃） 55 80 100
观察到生锈的时间（s） 306 108 /
(2)该实验中水浴加热的目的是 。
(3)使用100°C沸水浴加热时，未观察到有红棕色铁锈生成，而是铁丝表面生成黑色固体，推测该固体可能是 （填化学式）。
【拓展延伸】小组成员发现专用于切柠檬的菜刀比普通菜刀容易生锈；海边的轮船比河边的轮船更易生锈。同学们将铁丝球置于不同液体中，进行水浴加热，并记录观察到的生锈时间。结果如表所示：
液体种类 3%柠檬酸溶液 3%氯化钠溶液 蒸馏水
观察到生锈的时间（s） 43 78 108
(4)结合上述实验，除了干燥和覆盖保护膜隔绝氧气外，其他有效的防锈措施还有 。
【答案】(1)A
(2)使铁丝球均匀受热，且便于控制加热温度（合理即可）
(3)
(4)远离酸或盐（合理即可）
【详解】（1）经过一段时间后观察到，只有装置A中铁钉出现明显的锈迹，B、C中的铁无明显变化；A装置中铁与氧气、水接触，铁生锈；B装置中铁只与氧气接触，铁不生锈；C装置中铁只与水接触，铁不生锈，铁生锈是因为铁与空气中的氧气和水发生了化学反应；
（2）选择水浴加热的目的是：使铁丝球均匀受热，且便于控制加热温度；
（3）铁丝表面生成黑色固体是四氧化三铁，化学式为：；
（4）由表中数据可知，在酸溶液或盐溶液中，铁生锈的速率会加快，所以除了干燥和覆盖保护膜隔绝氧气外，其他有效的防锈措施还有：远离酸或盐。
5．钢丝棉是一种由低碳钢制成的细丝，直径约0.125～0.189毫米。小煦利用钢丝棉探究铁制品锈蚀的条件，实验如下：
5分钟 20分钟 1小时 5小时
甲 无现象 无现象 无现象 无现象
乙 出现少许锈斑，活塞未明显移动 出现明显锈斑，活塞移动少许 锈斑增多，活塞移动明显 锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处
丙 出现明显锈斑，活塞移动少许 锈斑增多，活塞移动明显 锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处 锈蚀严重，活塞处于39mL刻度处
步骤一：取3个50mL活塞润滑性良好的注射器，检查气密性后备用。
步骤二：称取3团等质量的钢丝棉（每团体积约为6cm3），A保持干燥，B用少量蒸馏水润湿，分别放入甲、乙、丙注射器中。
步骤三：移动活塞，使它们均处于46mL刻度处，再用橡皮帽封住注射孔（如图所示），观察到的实验现象如上表。
（1）本实验通过 来判断钢铁锈蚀的速度。
（2）比较甲、乙说明铁生锈与 有关，比较乙、丙实验现象得到的结论是 。
（3）钢铁生锈还需要氧气，小敏利用本实验数据计算出空气中氧气的体积分数为 21%（填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】 出现锈斑多少、活塞移动多少 水 食盐水能够促进铁生锈 小于
【详解】（1）根据表中的信息可知，本实验通过出现锈斑多少、活塞移动多少来判断钢铁锈蚀的速度；
（2）比较甲（与水隔绝，不生锈，）、乙（与水接触，生锈）说明铁生锈与水有关，比较乙、丙（丙生锈速率比乙快）实验现象得到的结论是食盐水能够促进铁生锈；
（3）钢铁生锈还需要氧气，小敏利用本实验数据计算出空气中氧气的体积分数为，小于21%。
6．小宁在课外资料中获悉：在锌和稀硫酸的反应中，加入硫酸铜溶液会影响反应的快慢。为此，他进行了探究。实验装置如图甲所示：
【实验步骤】
①在规格相同的A、B试管中分别放入大小相近、数量相同的锌粒，胶头滴管吸入等量的溶液，如图甲所示。塞紧橡胶塞。
②将两个胶头滴管中的溶液同时挤入试管后，立即开启数据采集器。
③约100s后，停止采集数据。电脑显示气压p随时间变化的关系如图乙。
【实验分析】
（1）图甲中“★”处应填 。
（2）要确保实验成功，实验前应检查反应装置的 。
（3）实验中，锌和稀硫酸反应的快慢通过采集到的试管内 来反映。
【实验结论】
在锌和稀硫酸的反应中，加入硫酸铜溶液可以 （填“减慢”或“加快”）反应速度。
【答案】 硫酸铜/CuSO4 气密性 气压值的变化快慢 加快
【详解】实验分析：
（1）对比实验中只能有一组变量，其他的实验数据均需要相同，则B试管中加入0.4mL10%的稀硫酸和0.1mL硫酸铜溶液；
（2）有气体参加或有气体生成的反应，都要检查装置的气密性，则实验前应检查反应装置的气密性，确保实验成功；
（3）锌能与稀硫酸反应产生氢气，则实验中，锌和稀硫酸反应的快慢通过采集到的试管内气压值的变化快慢来反映；
实验结论：
根据图乙分析可知，等时间内B试管中气压增加更多，则加入硫酸铜溶液可以加快反应速度。
7．小科同学为了探究铁生锈的条件，设计如图的实验装置并进行实验，一段时间后，观察到只有①中铁丝生锈，试管中液面上升。
(1)①中试管液面上升的原因是：
(2)选择①③进行实验是为了探究铁生锈是否需要
(3)清洗铁锈一般都用稀盐酸溶液，取铁锈部分中加入稀盐酸中恰好完全反应，小科结合建立模型的方法对反应前后的溶液成分进行分析。图甲为所加稀盐酸中各微粒数量，图乙是小科建立的关于反应后溶液中各微粒数量的模型，其中微粒数量分析正确的是 （填写序号，可多选）
【答案】(1)铁生锈消耗氧气，试管内压强减小
(2)水
(3)①③④
【详解】（1）①中试管中铁丝和氧气、水共同作用会使铁丝生锈导致试管内气压减小，在大气压的作用下，试管内液面升高，则①中试管液面上升的原因是铁生锈消耗氧气，试管内压强减小；
（2）对比实验①③可知，①中铁丝接触氧气和水，铁丝生锈，③中铁丝接触氧气和植物油，铁丝没有生锈，则选择①③进行实验是为了探究铁生锈是否需要水；
（3）①反应后水分子个数增加，故①正确；
②反应后氢离子个数减少到0，故②错误；
③反应前氢离子和氯离子个数相等，反应后氯离子个数不变，故③正确；
④氢离子个数是反应生成铁离子个数的3倍，故④正确；
故选①③④。
8．小科在学习金属活动顺序表时发现，氢排在铜的前面。推测氢气可以置换出铜盐溶液中的铜，但在向硫酸铜溶液中通氢气后没有观察到有金属铜生成，产生了疑问。查阅资料后，重新实验，证明了推测。
【查阅资料】
①石墨含大量气孔，能导电可以作为电极。
②活性氢（用表示）可以在常温下置换硫酸铜溶液中的铜。
③电解水时附着在电极上的氢气为活性氢，但一般电极上附着的活性氢极少。
【实验研究】
1.设计如图所示装置，利用某金属和石墨充当电极进行电解水实验。
2.当石墨电极上有大量气泡出现时，取出石墨电极，立即将其插入硫酸铜溶液中，观察到石墨电极表面有红色固体生成。
3.将红色固体放入稀硫酸中，没有变化，证明氢气可以置换出硫酸铜溶液中的铜。
【实验分析及拓展】
(1)图中石墨电极为 （选填“电极”或“电极”），其电极上产生了活性氢。
(2)请写出活性氢（）可与硫酸铜反应的化学反应方程式，该反应属于 ，该反应属于 （填基本反应类型）。
(3)小科同学将反应后的金属电极也放入硫酸铜溶液中，发现电极表面有红色固体生成，能否证明金属电极上也产生了活性氢，为什么？ 。
【答案】(1)电极a
(2) +CuSO4═SO4+Cu 置换反应
(3)不能，是因为也可能是金属电极比铜活泼，能和硫酸铜发生置换反应
【详解】（1）氢离子向负极移动，图中石墨电极为电极a，其电极上产生了活性氢；
（2）当石墨电极上有大量气泡出现时，取出石墨电极，立即将其插入硫酸铜溶液中，观察到石墨电极表面有红色固体生成，活性氢（）可与硫酸铜反应生成硫酸和铜，反应的化学反应方程式是+CuSO4═SO4+Cu，该反应是由一种单质和一种化合物反应生成一种单质和一种化合物的反应，属于置换反应；
（3）不能证明金属电极上也产生了活性氢，是因为也可能是金属电极比铜活泼，能和硫酸铜发生置换反应。
9．科学兴趣小组同学开展“氢气的制取”实验探究。
【实验原理】Zn+H2SO4═ZnSO4+H2↑
【发生装置】
（1）结合实验原理，图1中发生装置可用于实验室制取H2气体的是 ；（填字母）
（2）【实验探究】
在制取H2气体的过程中，不同小组制取H2的速度不同，为了探究“影响反应快慢的因素”，小组同学进行了如下四组实验，如表所示
实验组别 甲 乙 丙 丁
金属锌的质量/g、颗粒大小 m大颗粒 m大颗粒 m小颗粒 m小颗粒
硫酸的体积/mL、浓度 V5%稀硫酸 V10%稀硫酸 V5%稀硫酸 V10%稀硫酸
若探究硫酸的浓度对上述反应的影响，可选择实验甲与 （选填实验组别）进行对照。
（3）为了更直观的比较反应物颗粒大小对反应快慢影响，研究小组同学采用图2装置进行实验分别将甲丙材料放入A，B装置中，写出能证明颗粒越小反应越快的证据 。
（4）【拓展提高】
在图二装置中运用转换法，将不易观察的反应快慢变得容易观察，为了让现象更加明显，请提出合理的改进方案： 。（写出一种即可）
【答案】 B 乙 相同时间内，B装置中长导管内液面高于A装置中长导管内液面/长导管内液面高度相同时，B装置内所需时间短 将水换成红墨水
【详解】（1）在实验室中，活泼金属与酸反应生成氢气，不需加热，因此选择“固液常温型”，故选B；
（2） 若探究硫酸的浓度对上述反应的影响， 需要控制锌粒的大小相同，只改变硫酸的浓度，故选实验甲和乙；
（3）根据题意可知，能证明颗粒越小反应越快的证据：相同时间内，B装置中长导管内液面高于A装置中长导管内液面；或长导管内液面高度相同时，B装置内所需时间短；
（4）在图二装置中运用转换法，将不易观察的反应快慢变得容易观察，为了让现象更加明显，请提出合理的改进方案：将水换成红墨水。
10．氢气还原氧化铜的实验装置如图所示。
（1）如果要还原得到6．4克铜，则理论上需要消耗 克氢气，但实际消耗的氢气质量一定 理论值（填“大于”，“等于”，“小于”），造成这一结果主要的原因是 。
（2）实验结束后，某同学发现试管中出现的红色物质又变回黑色，其可能的原因是以下的
A．实验开始时先给试管加热，然后通氢气；
B．盛放氧化铜的试管口略向上倾斜；
C．实验结束时先停止通氢气，再停止加热；
D．试管外壁可能还有水；
【答案】 0.2g 大于 加热前要用氢气排净装置中的空气，反应后要继续通氢气直到铜冷却 C
【详解】（1）设参加反应的氢气的质量为x
x=0.2g
因为还原之前要先通氢气排净装置中的空气，反应结束后还要继续通氢气，直到试管冷却。所以实际用的氢气要大于参加反应的氢气。
（2）用氢气还原氧化铜时，当试管中黑色物质变红后，为防止铜被氧化，要继续通一会氢气，所以当试管中黑色物质变红后即停止实验，结果发现红色物质又变黑了，是因为撤酒精灯后，没有继续通氢气至试管冷却，导致灼热的铜又被重新氧化，故选C。
11．实验室有一瓶已部分变质的氢氧化钠固体，小科想测定该瓶氢氧化钠固体的变质程度，在老师的指导下设计了如图所示的实验装置（固定装置均已略去），以下是测定过程中的部分操作。
（1）小科检查装置的气密性后，称取m1g氢氧化钠固体放入B装置，又称取了两份m2g的碱石灰分别放入D、E装置中；然后打开活塞P，将稀盐酸加入已部分变质的氢氧化钠固体中，观察到溶液的温度升高，同时溶液中还产生 。
（2）当B装置中的反应停止后，小科打开弹簧夹，向A装置中通入一段时间的空气，目的是 。
（3）停止通空气后，小科称量了D装置中的固体质量为m3g，则该变质的氢氧化钠固体中氢氧化钠的质量分数为 。
【答案】 气泡 将残留在B装置中的CO2全部排入到D装置 装置D增加的质量（m3g-m2g）就是盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳的质量，设参加反应的碳酸钠的质量为x，
x=
该变质的氢氧化钠固体中氢氧化钠的质量分数为:
【详解】（1）稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，故溶液中还产生气泡；
（2）向A装置中通入一段时间的空气，是将反应装置内残留的CO2全部排出被D装置吸收；
（3）见答案。
12．科学兴趣小组做了如下实验：将一段镁条放入溶液中，镁条表面出现红色物质，但很快镁条表面又冒出很多气泡。他们觉得很奇怪。
【提出问题】这些气泡是什么气体 这些气体又是如何产生的
(1)【做出猜想】①氧气；②氯化氢；③氨气（）；④氢气。
他们马上否定了猜想③，否定的依据是 ；
(2)【实验验证】他们开始着手收集所产生的气体。
实验一：他们用带火星的木条检验该气体，木条不复燃。说明生成的气体不是氧气；
实验二：为继续探究反应后生成的气体是否是氯化氢，他们用 检验该气体，试纸不变红，说明生成的气体不是氯化氢；
实验三：为确定气体是否是氢气，他们设计了如图所示的实验（每个装置的反应均完全）。
(3)若该气体是氢气，可以观察到的现象是 ；
(4)实验三中碱石灰的作用是 ；
为确定该气体产生的本质原因，他们用精密pH试纸测试实验所用的溶液，pH约为5.5。查阅资料发现，的水溶液呈酸性，在溶液中会水解产生，镁条遇到将置换出来。
【答案】(1)反应物中没有氮元素
(2)湿润的蓝色石蕊试纸
(3)乙中黑色粉末变红，丙中无水硫酸铜变蓝
(4)吸收气体中的水，防止干扰氢气的检验
【详解】（1）反应物是镁和CuCl2溶液，没有N元素，根据质量守恒定律可知，猜想③不对；
（2）酸性溶液使蓝色石蕊试纸变红，氯化氢是酸性气体，小丽用湿润的蓝色石蕊试纸检验该气体，试纸不变红，说明生成的气体不是氯化氢；
（3）氢气具有还原性，在加热条件下能与氧化铜发生反应：氧化铜是黑色粉末，反应生成的铜是紫红色（或红色）固体，所以若该气体是氢气，可以观察到的现象是黑色粉末变红，同时丙中无水硫酸铜可能会变蓝（因为反应生成水，无水硫酸铜遇水变蓝）；
（4）实验三中碱石灰的主要成分是CaO和NaOH。在这个实验中，若气体中含有水蒸气，会干扰对氢气还原氧化铜生成水的检验。碱石灰具有吸水性，其作用是吸收气体中的水蒸气，干燥氢气，防止对后续氢气还原氧化铜生成水的检验产生干扰。
13．思维模型的建构既方便于问题的解决，又能促进深度学习。下图是研究小组同学对解决“气体检验”类问题建构的思维模型：
气体检验 → 气体净化 → 气体转化 → 气体检验 →尾气处理
【模型应用】同学们为检验天然气燃烧后的气体产物（甲烷已完全反应）成分，应用思维模型设计了如图实验方案，将天然气在氧气中燃烧后得到的混合气体通过该方案进行实验。
（1）实验中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝，则该气体燃烧后的产物成分有 ；
（2）实验中小姚同学发现B中黑色CuO变红，C中澄清石灰水变浑浊，得出了天然气燃烧后的气体产物中有和CO结论。小余认为该结论不严谨，理由是： ；
（3）交流时，小余提出，只要先从a处通一段时间混合气体，观察现象，再点燃B处酒精灯加热，继续观察现象，就可顺利完成气体产物成分的检验。小余提出在加热前先通一段时间的混合气体，其目的是 ；
【答案】 水 一氧化碳和氧化铜反应会生成二氧化碳，无法判断原混合气体中是否有二氧化碳 检验混合气体中是否有二氧化碳，排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸
【详解】（1）无水硫酸铜遇水变蓝，实验中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝，则该气体燃烧后的产物成分有水；
（2）实验中小姚同学发现B中黑色CuO变红，C中澄清石灰水变浑浊，得出了天然气燃烧后的气体产物中有CO2和CO结论，由于一氧化碳和氧化铜反应会生成二氧化碳，无法判断原混合气体中是否有二氧化碳，所以小余认为该结论不严谨；
（3）先从a处通一段时间混合气体，可以从C装置中的澄清石灰水是否变浑浊来检验是否有二氧化碳，一氧化碳具有可燃性，与热空气混合容易发生爆炸，则先从a处通一段时间混合气体，还可以排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸，故小余提出在加热前先通一段时间的混合气体，其目的是检验混合气体中是否有二氧化碳，排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸。
14．如图装置是用燃烧法来确定有机物组成的常用装置。这种方法是在电炉加热时用纯氧气氧化硬质玻璃管内样品，根据氧化产物的质量确定有机物的组成。在装置中C里的氧化铜是确保有机物中的碳元素完全转化为二氧化碳。已知样品一定含碳、氢元素，可能含氧元素。请回答有关问题：
(1)请用化学方程式表示装置C中氧化铜可能发生的反应 。
(2)若去掉B装置会对 元素的测定结果有影响。
(3)E装置中所盛放试剂最好是 （选填序号：①石灰水；②NaOH溶液；③水）。
(4)若准确称取1.76克样品。经充分燃烧，D装置增重1.44克，E装置增重3.52克，则该有机物样品中所含的元素为 。
【答案】(1)
(2)氢
(3)②
(4)碳、氢、氧
【详解】（1）装置A中过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成氧气，而样品一定含碳、氢元素，样品不完全燃烧会生成一氧化碳，在加热的条件下一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，故装置C中氧化铜可能发生反应的化学方程式为：；
（2）B中装有浓硫酸，可以吸收氧气中的水蒸气，利用装置的作用是除去气体中的水蒸气，若没有该装置，会将原有的水蒸气当作反应生成的水，从而使测得的氢元素的质量偏大；
（3）E装置的作用是吸收气体中的二氧化碳，由于氢氧化钙微溶于水，石灰水吸收二氧化碳能力较弱，水不能吸收二氧化碳，因此最好盛放氢氧化钠溶液，二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，故选②；
（4）根据E装置吸收生成二氧化碳，所以增重3.52g即生成二氧化碳质量，依据质量守恒定律可知生成二氧化碳中碳元素即反应物中碳元素，生成水中氢元素即反应物中氢元素，该样品中碳元素的质量为：3.52g××100%=0.96g；根据根据D装置吸收反应生成水，D装置增重1.44g即生成水质量为1.44g，可以求出该样品中氢元素的质量为：1.44g××100%=0.16g；则碳元素与氢元素质量和为：0.96g+0.16g=1.12g，由于碳元素与氢元素质量总和小于样品质量，故此该样品中含有碳、氢、氧元素。
15．“鱼浮灵”主要成分是过碳酸钠（xNa2CO3·yH2O2），俗称固体双氧水，过碳酸钠具有Na2CO3和H2O2的双重化学性质。某兴趣小组对其进行以下探究：利用如图装置进行产品中活性氧含量测定和过碳酸钠（xNa2CO3·yH2O2）组成的测定（杂质对测定无影响）。注：活性氧含量是指产品中能转化为O2的氧元素的质量分数。[查阅资料]过碳酸钠能与酸反应放出CO2和O2。
（1）实验前先缓慢通N2一段时间，加热铜网至红热后，再缓慢滴入过量稀硫酸，直至A中样品完全反应；继续缓慢通N2，其目的是 。
（2）装置B的作用有 。（填序号）。
①除去气体中的水蒸气 ②便于观察和控制气流速度
（3）实验测得C装置中铜网质量增加1.2g，D装置质量增加2.2g。该产品中活性氧含量为 %；x：y= 。
【答案】 使残留在装置中的气体全部被吸收 ①②/②① 12 2：3
【详解】（1）氮气的化学性质稳定，A中样品完全反应后，继续缓慢通N2，其目的是使残留在装置中的气体全部被吸收；
（2）浓硫酸具有吸水性，装置B中浓硫酸的作用是除去气体中的水蒸气，干燥气体，还便于观察和控制气流速度，故填①②；
（3）实验测得C装置中铜网质量增加1.2g，这就是与铜反应的氧气的质量，即A中生成氧气的质量，则该产品中活性氧含量为×100%=12%；
设过氧化氢的质量为m，
m=2.55g，
D装置质量增加2.2g，这是生成二氧化碳的质量；则过碳酸钠（xNa2CO3 yH2O2）中x：y=：=2：3
16．小科为验证一氧化碳和氧化铜能发生反应，其操作步骤及观察到的现象如下：
步骤1：连接装置并检查装置气密性。
步骤2：按图甲所示，向双具支试管内加入木炭粉和氧化铜，用向上排空气法使双具支试管内集满二氧化碳后塞上带有导管和瘪气球的橡皮塞。
步骤3：按图乙所示，将双具支试管固定在铁架台上，并使木炭粉平铺于试管底部，用酒精喷灯加热氧化铜一段时间，未观察到明显现象。
步骤4：将酒精喷灯移至木炭粉处，加热一段时间，观察到气球明显胀大；再次将酒精喷灯移至氧化铜处，加热一段时间，观察到黑色粉末变为紫红色固体。
(1)瘪气球的作用是 。
(2)写出步骤4中其中一个反应的化学方程式 。
(3)实验中能证明一氧化碳和氧化铜能发生反应的实验现象是 。
(4)若要对CO气体进行回收再利用，小科将反应后的混合气体通入以下装置，其中最为合理的是_________。
A． B． C．
【答案】(1)收集和储存气体，防止一氧化碳泄漏污染空气
(2)/
(3)黑色粉末变为紫红色固体
(4)C
【详解】（1）瘪气球的作用是收集和储存反应生成的气体，防止生成的一氧化碳泄漏污染空气，同时可以通过气球的胀大现象直观地观察到有气体生成。
（2）步骤4中发生的反应有：碳与二氧化碳在高温条件下生成一氧化碳，一氧化碳还原氧化铜生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式分别为：；
（3）实验中能证明一氧化碳和氧化铜能发生反应的实验现象是黑色粉末变为紫红色固体，这表明氧化铜被还原成了铜。
（4）二氧化碳能被氢氧化钠吸收，一氧化碳密度小于氢氧化钠溶液，所以从长管进入气体，利于二氧化碳的充分吸收，一氧化碳可以向上聚集在瓶的顶部，氢氧化钠溶液则从长管内排出，达到收集气体的目的；
故答案为：C。
17．反应物的质量比不同可能会影响生成物的种类，为探究碳和氧化铜反应生成的气体种类，小科设计了如下实验装置和方案（B、C装置中药品足量，且所有反应均充分进行）：
【提出问题】碳和氧化铜反应生成的气体是什么？
【作出猜想】猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2。
【收集证据】
(1)如果猜想①成立，其化学方程式为 。
(2)从定性观察角度判断若观察到 （填写现象），则说明生成气体中没有CO2。
(3)从定量计算角度判断：用电子天平测定表格中的四个数据：
反应前的质量 反应后的质量
A（试管+固体） m1 m2
B+C（广口瓶+溶液） m3 m4
若猜想③成立，则存在的质量关系是 。
【交流反思】
(4)若反应生成物有一氧化碳和二氧化碳，他又设计了如图乙所示的装置分离CO和CO2（铁架台、铁夹等固定用装置已略去，a、b为活塞）。若想实现分离，活塞a和b应该如何操作？
【答案】(1)
(2)澄清石灰水无明显变化
(3)（m1+m3）＞（m2+m4）
(4)打开a，关闭b，气体进入气球，得到一氧化碳；关闭a，打开b，更换另一个气球收集气体为二氧化碳（合理即可）
【详解】（1）如果猜想①成立，碳和氧化铜在高温下反应生成铜和一氧化碳，反应的化学方程式为：；
（2）二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，能使澄清石灰水变浑浊，若观察到B中澄清石灰水没有变浑浊，则说明气体中不存在二氧化碳；
（3）猜想③成立，说明气体为一氧化碳和二氧化碳，二氧化碳能被吸收，一氧化碳不能被吸收，则反应后质量减少，所以反应前质量比反应后质量大，则存在的质量关系是（m1+m3）＞（m2+m4）；
（4）二氧化碳能与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收，一氧化碳不被氢氧化钠溶液吸收，所以打开a气体进入后，氢氧化钠吸收二氧化碳，一氧化碳进入气球，然后再打开b，稀硫酸进入，与碳酸钠反应生成二氧化碳，再进入气球收集二氧化碳。
18．纳米铁（单质铁）在环保领域应用广泛。以菱铁矿（主要成分为FeCO3，不考虑杂质）为原料可以制备纳米铁。小嘉和小明对制备得到的固体成分进行探究。
【提出问题】固体成分是什么
【作出猜想】猜想一：Fe；猜想二：FeCO3；猜想三：Fe和FeCO3。
【查阅资料】①FeCO3+H2SO4=FeSO4+H2O+CO2↑
②氢气具有还原性，可以用来冶炼金属
③白色的无水硫酸铜固体遇到水蒸气变为蓝色
【实验探究】该学习小组利用如图装置，对固体成分进行探究。
(1)装置B的作用是 。
(2)向装置A中加入稀硫酸后，A中产生气泡且溶液变为浅绿色，小嘉判断猜想一正确。小明认为小嘉的判断不合理，理由是 。
(3)若猜想三正确，那么基于的证据是 。
【反思交流】若将装置E去掉， （填“能”或“不能”）验证固体样品中含Fe。
【答案】(1)检验CO2，从而验证固体中是否存在FeCO3
(2)碳酸亚铁和稀硫酸反应，A中也能产生气泡且溶液变为浅绿色
(3) 装置B中澄清石灰水变浑浊，D中固体由黑色变成红色 能
【详解】（1）FeCO3+H2SO4=FeSO4+H2O+CO2↑，二氧化碳能与澄清石灰水中的氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，常用澄清石灰水检验二氧化碳；装置B的作用是检验CO2，从而验证固体中是否存在FeCO3；
（2）小明认为小嘉的判断不合理，理由是碳酸亚铁和稀硫酸发生反应生成硫酸亚铁、水和二氧化碳，反应之后溶液也会变成浅绿色并且会有大量气泡产生；
（3）碳酸亚铁可以和稀硫酸发生反应生成硫酸亚铁、水和二氧化碳，B为澄清的石灰水，澄清的石灰水遇到二氧化碳变浑浊；铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，氢气和氧化铜发生反应生成铜和水，若猜想三正确，那么基于的证据是装置B中澄清石灰水变浑浊，D中固体由黑色变成红色；
反思交流：若将装置E去掉，能验证固体样品中含Fe，因为由D装置中固体由黑色变为红色就可以得知氢气和氧化铜发生了反应，故A装置反应后产生的气体中含有氢气，由此可以推断出固体中含有铁，故能够验证。
19．工业纯碱中含少量氯化钠。兴趣小组分别采用不同的方法测定工业纯碱样品中碳酸钠的质量分数。
（1）方法一：差量法。称取W克样品与足量的稀盐酸充分反应，生成的二氧化碳通过装有试剂X的乙装置，并利用测量乙装置增加的质量，求得样品中碳酸钠的质量分数。该方法中试剂X可选用 。
（2）方法二：沉淀法。称取15克样品完全溶解于水中配成60克样品溶液，取三个烧杯分三次进行实验，每次加入30克氯化钙溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥所得的沉淀质量记录如表。计算样品中碳酸钠的质量分数 。
烧杯1 烧杯2 烧杯3
样品溶液（克） 10 20 30
氯化钙溶液（克） 30 30 30
沉淀质量（克） 2 4 5
【答案】 氢氧化钠溶液 由烧杯1、烧杯2中的数据可知，10g样品溶液中碳酸钠完全反应生成2g碳酸钙，则60g样品溶液中（即15g样品中）的碳酸钠完全反应生成碳酸钙质量是2g×6=12g；设15g样品中碳酸钠质量为x，
x=12.72g
样品中碳酸钠的质量分数是：×100%=84.8%，
答：样品中碳酸钠的质量分数是84.8%。
【详解】（1）氢氧化钠溶液可以与二氧化碳反应生成碳酸钠和水，因此氢氧化钠溶液该方法中试剂X可选用氢氧化钠溶液，用来吸收二氧化碳；
（2）见答案。
20．铜是人类较早冶炼的金属，铜及铜的化合物在生产生活中应用广泛。
Ⅰ．见证历史
(1)我们的祖先很早就掌握了炼铜的工艺，最初他们将 （填化学式）和孔雀石[主要成分是]混合后加热就得到了红色的金属铜（提示：受热后会分解生成氧化铜、水、二氧化碳）。
(2)西汉《淮南万毕术》中记载“曾青（硫酸铜）得铁，则化为铜”，这一发现要比西方早1700多年。该反应的化学方程式为 ，该过程中溶液颜色变化为 。
(3)《周礼·考工记》中记载了铸造各类青铜器的配方。铜和青铜的相关性质见右表，推断铜冶炼过程中熔入锡的作用有 。
物质 铜 青铜（含25%的锡）
熔点 1085℃ 800℃
硬度 3.0 5~6.6
已知：数值越大，硬度越高，金刚石的硬度为10。
Ⅱ．立足当下
图甲为教材上的木炭粉还原氧化铜实验，阳阳同学对该实验进行改进，设计了如图乙所示的改进实验（部分固定或夹持仪器省略）。
(4)写出图甲中发生的置换反应的化学方程式： 。
(5)图乙实验步骤为：①在酒精灯外焰上灼烧螺旋形的铜丝；②将表面变黑的螺旋形铜丝放入装有充分烘干木炭粉的试管中（如图所示），进行实验；③实验结束后，立即取出螺旋形铜丝，迅速放入冷水中观察铜丝颜色变化。相较于图甲，说出一条图乙实验的优点： 。（任写一条即可）
(6)与木炭一样，也能与氧化铜发生还原反应，写出用还原CuO的化学方程式： 。
【答案】(1)
(2) 由蓝色变为浅绿色
(3)降低铜的熔点，提高铜的硬度
(4)
(5)铜易与木炭粉分离，便于观察到固体颜色变化；或铜丝可反复使用，节约药品；或生成的铜可快速冷却，节约时间；或试管直立有利于聚集热量，节约燃料；（答案合理即可）
(6)
【详解】（1）我们的祖先很早就掌握了炼铜的工艺，最初他们将木炭和孔雀石混合后加热就得到了红色的金属铜，木炭的化学式为，故填：；
（2）①“曾青（硫酸铜）得铁，则化为铜”涉及的化学反应是铁和硫酸铜生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为： ，故填：；
②铁和硫酸铜反应的现象是，铁表面覆盖红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色，故填：由蓝色变为浅绿色；
（3）由表中数据可知，青铜比铜的硬度大，熔点低，故铜冶炼过程中熔入锡的作用有降低铜的熔点，提高铜的硬度；故填：降低铜的熔点，提高铜的硬度；
（4）图甲中发生的置换反应是木炭和氧化铜在高温下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：，故填：；
（5）从实验步骤可知，铜丝上的氧化铜与木炭反应生成的铜附着在铜丝上，容易与木炭粉分离，便于观察现象；铜丝也可以重复使用，达到节约药品的目的；实验中将生成的铜迅速放入冷水中，能快速冷却，节约时间；由图乙装置可知，试管直立，与酒精灯火焰充分接触，有利于聚集热量，节约燃料；故填：铜易与木炭粉分离，便于观察到固体颜色变化；或铜丝可反复使用，节约药品；或生成的铜可快速冷却，节约时间；或试管直立有利于聚集热量，节约燃料；（答案合理即可）
（6）氢气与氧化铜在加热条件下能反应生成铜和水，反应的化学方程式为：；故填：。
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21世纪教育网(www.21cnjy.com) 同舟共理工作室·周承秉
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