第八單元 金屬和金屬材料,課題3 金屬資源的利用和保護(hù),一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)探究(規(guī)律方法),(1)本實(shí)驗(yàn)對(duì)溫度要求較高,所用酒精燈需加上網(wǎng)罩加熱或使用酒精噴燈. (2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)要先通入一氧化碳,以排盡玻璃管中的空氣,避免加熱時(shí)發(fā)生爆炸. (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)應(yīng)先停止加熱,繼續(xù)通入一氧化碳至冷卻至室溫,防止高溫的鐵被氧化. (4)由于一氧化碳有毒,不能直接排放到空氣中,因此必須有尾氣處理裝置,裝置中右側(cè)的酒精燈所起的作用是點(diǎn)燃未反應(yīng)的一氧化碳?xì)怏w,防止污染空氣.,例1,請(qǐng)你對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析并回答: (1)給玻璃管加熱的儀器叫酒精噴燈,要用其(填“外焰”、“內(nèi)焰”或“焰心”)進(jìn)行加熱. (2)實(shí)驗(yàn)中玻璃管里氧化鐵粉末的顏色變化是 ,反應(yīng)的化學(xué)方程式是 . (3)實(shí)驗(yàn)前先通入CO,再開始加熱的原因是 ,實(shí)驗(yàn) 后先停止加熱,再停止通入CO的原因是(答一點(diǎn)) . (4)實(shí)驗(yàn)要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈,其作用是 .,解析(1)酒精噴燈的外焰的溫度最高,加熱時(shí)要用外焰.(2)在高溫下,一氧化碳將氧化鐵還原為鐵,同時(shí)生成了二氧化碳,所以觀察到實(shí)驗(yàn)中玻璃管里氧化鐵粉末的顏色變化是紅棕色粉末變黑色.(3)玻璃管內(nèi)有空氣,高溫時(shí)通入一氧化碳易發(fā)生爆炸,所以,實(shí)驗(yàn)前先通入一氧化碳,排盡玻璃管中的空氣,再開始加熱;由于還原出的鐵溫度較高,易與空氣中的氧氣反應(yīng)重新生成鐵的氧化物,因此實(shí)驗(yàn)后先停止加熱,再停止通入一氧化碳,直到玻璃管冷卻為止.(4)為了防止一氧化碳對(duì)大氣的污染,實(shí)驗(yàn)時(shí)要在裝置末端a處燃著一盞酒精燈,除去反應(yīng)剩余的一氧化碳.,外焰,(2016黃岡模擬)煉鐵的原理是利用一氧化碳與氧化鐵反應(yīng),某同學(xué)利用該原理設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.,由紅棕色逐漸變?yōu)楹谏?3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2,除去裝置中的空氣,以免加熱時(shí)裝置發(fā)生爆炸,作保護(hù)氣,以免生成的鐵在高溫下被氧化,除去尾氣中的一氧化碳,以免一氧化碳污染空氣,1.下圖是一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn).請(qǐng)回答下列問題: (1)一氧化碳還原氧化鐵的化學(xué)方程式為: . (2)A處的現(xiàn)象是 , B處的現(xiàn)象是 . (3)C處酒精燈的作用是 .,紅棕色固體變?yōu)楹谏腆w,澄清的石灰水變渾濁,將尾氣燃燒掉,防止污染空氣,提示:一氧化碳具有還原性,在高溫下還原氧化鐵生成鐵與二氧化碳;A處的現(xiàn)象是紅棕色固體變?yōu)楹谏腆w,B處的現(xiàn)象是澄清的石灰水變渾濁;一氧化碳是一種有毒的氣體,C處酒精燈的作用是將尾氣燃燒掉,防止污染空氣.,含雜質(zhì)物質(zhì)的有關(guān)計(jì)算(規(guī)律方法),2.解答含有雜質(zhì)物質(zhì)的化學(xué)方程式的計(jì)算可按三步進(jìn)行.第一步:將含有雜質(zhì)物質(zhì)的質(zhì)量換算成純物質(zhì)的質(zhì)量(純物質(zhì)質(zhì)量=含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量純度);第二步:將純物質(zhì)質(zhì)量代入化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算;第三步:將計(jì)算得到的純物質(zhì)質(zhì)量換算成含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量(含雜質(zhì)物質(zhì)質(zhì)量=純物質(zhì)質(zhì)量純度).,1.化學(xué)方程式所表示的都是純凈物之間的化學(xué)反應(yīng).因此在計(jì)算過程中,不論是反應(yīng)物還是生成物,代入化學(xué)方程式的都必須是純凈物的質(zhì)量.,例2,(2016永州中考)工業(yè)上用100 t含氧化鐵(Fe2O3)80%的赤鐵礦石,理論上可以冶煉出含鐵96%的生鐵的質(zhì)量是 () A.56 t B.58.3 t C.70 t D.72.9 t,B,2.某鋼鐵廠每天消耗4000 t含F(xiàn)e2O380%的赤鐵礦,該鋼鐵廠理論上可日產(chǎn)含F(xiàn)e 98%的生鐵的質(zhì)量是多少?(計(jì)算結(jié)果保留到0.1 t),解:Fe2O3的質(zhì)量為4000 t80%=3200 t.設(shè)理論上可以煉出純鐵的質(zhì)量為x. Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 160 112 3200 t x,x=2240 t. 該廠理論上日產(chǎn)含鐵98%的生鐵的質(zhì)量為2240 t98%2285.7 t. 答:該廠理論上可日產(chǎn)含鐵98%的生鐵質(zhì)量是2285.7 t.,提示:本題主要考查含雜質(zhì)物質(zhì)的有關(guān)計(jì)算.代入化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算的必須為純物質(zhì)的質(zhì)量,故而先求出赤鐵礦中氧化鐵的質(zhì)量,已知氧化鐵的質(zhì)量,求出生成純鐵的質(zhì)量,再依據(jù)生鐵中含鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)即可求出生鐵的質(zhì)量.,鐵制品的銹蝕與防護(hù)(規(guī)律方法),2.防止鐵生銹常用的方法 (1)干:保持鐵制品表面潔凈和干燥. (2)膜:在鐵制品表面覆蓋保護(hù)膜,如在車、船的表面噴涂油漆,在機(jī)械表面涂油,在杯子表面燒涂搪瓷等. (3)鍍:在鐵制品表面鍍一層其他金屬,如在鋼鐵表面鍍鋅、鍍鉻等. (4)烤:用化學(xué)方法使鐵制品表面形成致密的氧化膜,如鋸條上的烤藍(lán). (5)改:改變金屬的組成和結(jié)構(gòu),添加合金元素,如在鐵制品中加入鎳制成不銹鋼,可以增強(qiáng)耐腐蝕性能.,1.探究金屬腐蝕的條件通常采用控制變量法設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行.控制變量法是在控制一個(gè)量不同,其他條件都相同的情況下,來研究該變量對(duì)反應(yīng)的影響的方法.,某學(xué)習(xí)小組用相同的光亮鐵釘探究鐵生銹與哪些因素有關(guān),設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)如圖所示. (1)一周后觀察,試管和中的鐵釘無明顯變化,試管中的鐵釘明顯生銹.探究發(fā)現(xiàn),鐵生銹的主要條件是鐵與 直接接觸,其中試管中鐵釘?shù)腁、B、C三處處銹蝕最嚴(yán)重. (2)試管中加入的蒸餾水要事先煮沸,其目的是 . (3)沙漠地區(qū)的鐵制品銹蝕較慢的原因是 .,例3,解析(1)由題意“試管和中的鐵釘無明顯變化,試管中的鐵釘明顯生銹”,則可推測(cè),鐵生銹是鐵與氧氣、水共同存在時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程.試管中鐵釘?shù)腁、B、C三處中,B處與水和氧氣同時(shí)接觸,最易生銹.(2)試管中加入的蒸餾水要事先煮沸,其目的是除去溶解在水中的氧氣.(3)沙漠地區(qū)的空氣干燥,缺少水分,所以鐵制品不易生銹.,氧氣和水,B,除去水中的氧氣,空氣干燥,缺少水分,3.“對(duì)比法”是實(shí)驗(yàn)探究中常用的一種科學(xué)方法.分析以下鐵釘生銹實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),得出的結(jié)論不正確的是() A.對(duì)比可以說明鐵生銹一定要有氧氣參加 B.對(duì)比可以說明鐵生銹一定要有水參加 C.對(duì)比可以說明鐵生銹一定要有水參加 D.對(duì)比可以說明鐵生銹必須有水和氧氣同時(shí)參加,提示:對(duì)比可以說明鐵生銹一定要有氧氣參加,故A正確;對(duì)比可以看出有兩個(gè)變量,無法判斷鐵生銹需要的條件,故B錯(cuò)誤;對(duì)比可以說明鐵生銹一定要有水參加,故C正確;對(duì)比可以說明鐵生銹必須有水和氧氣同時(shí)參加,故D正確.故選B.,B,(2016煙臺(tái)中考)久置的銅制品表面能生成綠色的銅銹主要成分為Cu2(OH)2CO3,某化學(xué)興趣小組對(duì)銅生銹的條件進(jìn)行了以下探究. 【提出猜想】根據(jù)銅銹的組成元素推測(cè),銅生銹可能是銅與空氣 中的二氧化碳、水等物質(zhì)反應(yīng)的結(jié)果. 【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】興趣小組同學(xué)取打磨光量的銅絲,設(shè)計(jì)了如圖1所 示的四個(gè)實(shí)驗(yàn).,例1,【現(xiàn)象分析】若干天后,發(fā)現(xiàn)只有D瓶中的銅絲出現(xiàn)綠色的銅銹,其他瓶中的 銅絲均無銅銹出現(xiàn). (1)實(shí)驗(yàn)B、C瓶中所使用的蒸餾水是經(jīng)煮沸后迅速冷卻的蒸餾水,其目的 是 . (2)B瓶與D瓶中的現(xiàn)象對(duì)比,可以得出的結(jié)論是 . 【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】由上述四個(gè)實(shí)驗(yàn)可分析得出,銅生銹是銅與空氣中的 共同作用的結(jié)果. 【拓展探究】以銹蝕嚴(yán)重的廢銅屑為原料,回收制取純銅. 查閱資料:Cu2(OH)2CO3+2H2SO4 2CuSO4+3H2O+CO2; Cu2(OH)2CO3 2CuO+H2O+CO2. 圖2是該興趣小組設(shè)計(jì)的兩種回收銅的實(shí)驗(yàn)方案: 【分析評(píng)價(jià)】步驟反應(yīng)過程中發(fā)生了還原反應(yīng)的物質(zhì)是(填化學(xué)式). 步驟、都需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是 . 步驟中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為. 同一份廢銅屑分別通過上述兩種方案最終得到的銅的質(zhì)量:方案一(填“”或“=”或“<”)方案二,以上兩種方案中,方案二優(yōu)越于方案一,理由是 (任答一點(diǎn)).,除去水中溶解的氧氣,銅生銹需要二氧化碳,氧氣、水和二氧化碳,CuO,過濾,=,不需加熱,【分析評(píng)價(jià)】在化學(xué)反應(yīng)CuO+CO Cu+CO2中,氧化銅失去了氧,發(fā)生了還原反應(yīng);步驟、都需要分離難溶性物質(zhì),過濾是分離難溶性物質(zhì)的方法,所以都需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是過濾;因?yàn)榧尤肓诉^量鐵粉,所以固體B中含有鐵和銅,加入稀硫酸,銅不反應(yīng),鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣;根據(jù)質(zhì)量守恒定律,反應(yīng)前后元素的種類、元素的質(zhì)量都不變,兩種方案中反應(yīng)前銅元素質(zhì)量相等,所以反應(yīng)后生成銅的質(zhì)量相等;方案二與方案一相比較,方案二具有不需加熱、污染小等優(yōu)點(diǎn).,解析【現(xiàn)象分析】(1)蒸餾水經(jīng)煮沸后迅速冷卻,其目的是除去水中溶解的氧氣;(2)B和D形成對(duì)照實(shí)驗(yàn),可以探究銅生銹是否需要有二氧化碳參加反應(yīng).,【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】通過上述四個(gè)實(shí)驗(yàn)可分析得出,銅生銹是銅與空氣中的氧氣、水和二氧化碳共同作用的結(jié)果.,例2,AF和X都是初中化學(xué)中的常見物質(zhì),其中A、C是無色氣體,B、F是紅色固體,它們的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(部分生成物已省略):,(1)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式: .,(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式: , 該反應(yīng)屬于反應(yīng)(填寫基本反應(yīng)類型).,(3)含D的生產(chǎn)、生活用品腐蝕的過程,實(shí)際上是D與空氣中 的 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程.,解析由C能和澄清石灰水作用可知C為二氧化碳,由B是紅色固體,且在高溫下與A反應(yīng)能生成二氧化碳可知,A為CO,B為Fe2O3,D為Fe,鐵能和X溶液反應(yīng)生成紅色固體F,則F為銅,X是可溶性的銅鹽.,置換,氧氣和水蒸氣(寫化學(xué)式也可),