【解析】
(1)①由题目中提供的数据可知,影响CO2的溶解度的因素是温度与压强,即温度升高,气体的溶解度减小;压强增大,气体的溶解度增大;压强相同时气体的溶解度随温度升高而减小;②打开可乐瓶有气体溢出,说明压强减小了,二氧化碳在水中的溶解度变小,从水中逸出,说明原瓶中的压强大于瓶外大气压强;
(2)①由甲、乙两种物质的溶解度曲线可知,t2℃时,甲、乙两种物质溶解度较大的是甲;②由乙物质的溶解度曲线可知,t1℃时,乙物质的溶解度是40g,t1℃时,50g水中放入30g乙,只能溶解20g,充分溶解后所得溶液的质量是50g+20g=70g;③③由图示信息可知t2℃时,将乙的不饱和溶液转化为饱和溶液一定可行的方法是:
加足量溶质乙;蒸发溶剂至晶体析出;④由甲、乙两种物质的溶解度曲线可知,t2℃时,甲的溶解度大于乙,乙的溶解度是60g,甲、乙溶液的溶质质量分数相等均为a%,其中一定是不饱和溶液的是甲,a%的取值范围是不大于t2℃时乙的饱和溶液的质量分数,即:
;⑤A、由上述分析可知,将t2℃等质量的甲、乙溶液分别降温到t1℃,甲的溶解度受温度的影响较大,甲析出固体的质量多,t1℃时溶质质量:
甲<乙,错误;B、将t2℃等质量的甲、乙溶液分别降温到t1℃,甲析出固体的质量多,t1℃时溶剂质量:
甲<乙,错误;C、将t2℃等质量的甲、乙溶液分别降温到t1℃,甲析出固体的质量多,t1℃时溶剂质量:
甲<乙,t1℃时溶质质量:
甲<乙,故t1℃时溶液质量:
甲<乙,正确; D、由上述分析可知,将t2℃等质量的甲、乙溶液分别降温到t1℃,析出晶体质量:
甲>乙。
正确。
3.水是生命之源,是“永远值得探究的物质”,人类从未停止过对水的研究。
(1)1766年,英国化学家卡文迪许用锌和稀硫酸制得“可燃空气”,他所说的“可燃空气”成分是_____(填化学式)。
“可燃空气”在纯氧中燃烧生成水,可得出“水是一个结合物而不是简单元素”。
(2)1785年,拉瓦锡将水蒸气通过红热的铁制枪管将水转化为氢气,同时生成四氧化三铁,实验示意图如图1所示。
上述反应的化学方程式为_____。
该反应若生成1g氢气,则理论上铁制枪管应增重_____g。
实验发现枪管实际增重比理论数值大,其可能的原因是_____。
(3)1800年,英国化学家尼科尔森通过电解水得到氢气和氧气,后人不断研究和改进该实验。
现有某同学在水电解器中加入含酚酞的稀Na2SO4溶液,至充满管A和管B(Na2SO4)溶液呈中性且不参与反应)。
通直流电一段时间后现象如图2所示。
电解结束后将容器内所有液体倒入烧杯中,溶液呈无色。
①下列说法正确的是_____(填字母)。
a.硫酸钠在水中形成自由移动的Na+和SO42﹣,可增强水的导电性
b.电解过程中化学能转化为电能
c.电极N与电源负极相连
②电解后,管A中生成的微粒有_____(填微粒符号)。
(4)当温度、压强分别超过临界温度(374.2℃)和临界压强(22.1MPa)时的水称为超临界水。
现代研究表明:
超临界水能够与氧气以任意比例互溶,由此发展了超临界水氧化技术。
550℃时,测得乙醇(C2H6O)的超临界水氧化结果如图3所示。
注:
δ(分布分数)表示某物质分子数占所有含碳物质分子总数的比例。
如δ(CO)
图中CO的分布分数先增后降的原因是_____。
【答案】H23Fe+4H2O
Fe3O4+4H28枪管外壁部分铁与空气中的氧气反应而增重acO2和H+在超临界水氧化过程中,乙醇先氧化成CO,CO再氧化成CO2
【解析】
【分析】
水和铁在高温的条件下生成四氧化三铁和氢气,氢气和氧气点燃生成水,水通电生成氢气和氧气。
【详解】
(1)由“可燃空气”在纯氧中燃烧生成水可知,“可燃空气”是氢气,化学式为
。
(2)水和铁在高温的条件下生成四氧化三铁和氢气,化学方程式为
。
设生成1g氢气,理论上铁制枪管应增重的质量为x
实验发现枪管实际增重比理论数值大,其可能的原因是枪管外壁部分铁与空气中的氧气反应而增重。
(3)①a、水中加入少量的稀Na2SO4溶液以增强水的导电性,故a正确;
b、电解过程中是电能转化为化学能,故b不正确;
c、与电源负极相连的玻璃管内产生的气体是氢气,故c正确。
故选ac。
②电解后,管A中生成物质是氧气未来得及转移到B管的氢离子,管A中生成的微粒有:
O2和H+。
(4)根据题干和图示所提供的信息可知,图中CO的分布分数先增后降的原因是在超临界水氧化过程中,乙醇先氧化成CO,CO再氧化成CO2。
4.铁及其化合物在生产生活中有广泛的应用。
(一)铁的应用和防护
(1)某麦片中含微量铁粉,食用后铁粉与胃酸反应转化为人体可吸收的铁元素,反应的化学方程式为______。
(2)铁锈主要成分是Fe2O3•nH2O,铁生锈主要与空气中的______有关。
(3)如图实验说明NaCl在铁生锈中的作用是______。
(4)铁生锈的次要过程:
写出Fe转化为FeCO3总反应的化学方程式______。
(5)为防止铁生锈,可对铁制品进行“发蓝”处理,使其表面生成致密氧化物(其中Fe、O元素质量比为21:
8)保护膜,该氧化物的化学式为______。
(二)废铁的再利用
黄钠铁矾[NaFex(SO4)y(OH)z]是一种高效净水剂。
用废铁屑(主要成分为Fe,含少量Fe2O3和FeCO3)制备黄钠铁矾的主要流程如下:
(1)将废铁屑研磨成粉末的目的是______。
(2)“酸溶”时H2SO4与Fe、FeCO3反应,还发生的化学方程式有______和Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4。
(3)“转化1”发生反应的化学方程式为______。
反应时温度不宜过高的原因是______。
(三)黄钠铁矾组成确定
称取9.70g黄钠铁矾,用下图装置进行热分解实验。
(资料)①NaFex(SO4)y(OH)z在T1℃分解会生成H2O(气态),提高温度至T2℃继续分解产生SO3气体,并得到Fe203和Na2SO4。
②浓硫酸可用于吸收SO3。
(1)装配好实验装置后,先要______。
(2)分别控制温度在T1℃、T2℃对A中固体加热。
①控制温度在T1℃加热,实验后测得B装置质量增加1.08g。
②用D装置替换B装置,控制温度在T2℃,加热至反应完全。
③T1℃、T2℃时,加热后均通入一段时间N2,目的是______。
(3)完全反应后,将A装置中固体溶于足量水,过滤、洗涤、烘干得4.80g固体,将滤液蒸干得1.42g固体(不含结晶水)。
结论:
NaFex(SO4)y(OH)z中,x:
y:
z=_______。
反思:
若该实验过程中缺少C装置,则x:
z的值____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
【答案】Fe+2HCl=FeCl2+H2↑水和氧气(或H20和O2)加快铁的腐蚀2Fe+O2+2CO2==2FeCO3Fe3O4增大接触面积,加快反应速率(或提高铁的浸取率)Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O2FeSO4+H2O2+H2SO4==Fe2(SO4)3+2H2O防止H2O2分解检查装置的气密性使生成的H2O和SO3分别被B装置和D装置充分吸收3:
2:
6偏小
【解析】
【分析】
(一)
(1)根据盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气进行分析;
(2)根据铁和空气中的氧气、水共同作用会发生锈蚀进行分析;(3)根据铁在氯化钠存在的环境中会加速锈蚀进行分析;(4)根据铁、氧气、二氧化碳反应生成碳酸亚铁进行分析;(5)根据铁的氧化物中,Fe、O元素质量比为21:
8进行分析;
(二)
(1)根据增大反应物的接触面积,可以加快反应速率进行分析;
(2)根据铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气进行分析;(3)根据硫酸亚铁、硫酸、过氧化氢反应生成硫酸铁和水,过氧化氢受热易分解进行分析;(三)
(1)根据有气体参加的反应,需要检验装置气密性进行分析;
(2)根据通入氮气能形成气压差产生气流进行分析;(3)根据黄钠铁矾固体减少的质量是生成的水蒸气,不溶性的固体是氧化铁,溶液蒸发得到的固体是硫酸钠进行分析;反思:
根据碱石灰具有吸水性进行分析。
【详解】
(一)
(1)盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气,化学方程式为Fe+2HCl=FeCl2+H2↑;
(2)铁和空气中的氧气、水共同作用会发生锈蚀,所以铁生锈主要与空气中的氧气、水有关;(3)铁在氯化钠存在的环境中会加速锈蚀,所以NaCl在铁生锈中的作用是加速了铁的生锈;(4)铁、氧气、二氧化碳反应生成碳酸亚铁,化学方程式为:
2Fe+O2+2CO2═2FeCO3;(5)Fe、O元素质量比为21:
8,设铁的氧化物的化学式为:
FexOy,56x:
16y=21:
8,x:
y=3:
4
所以氧化物的化学式为:
Fe3O4;
(二)
(1)增大反应物的接触面积,可以加快反应速率,所以将废铁屑研磨成粉末的目的是:
加快反应速率;
(2)铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,化学方程式为:
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;
(3)硫酸亚铁、硫酸、过氧化氢反应生成硫酸铁和水,化学方程式为:
2FeSO4+H2SO4+H2O2=Fe2(SO4)3+2H2O,过氧化氢受热易分解,所以反应时温度不宜过高的原因是:
温度过高,会造成过氧化氢的分解;
(三)
(1)有气体参加的反应,需要检验装置气密性;
(2)通入氮气能形成气压差产生气流,所以T1℃、T2℃时,加热后均通入一段时间N2,目的是:
将装置内的气体全部排出;(3)黄钠铁矾固体减少的质量是生成的水蒸气,不溶性的固体是氧化铁,溶液蒸发得到的固体是硫酸钠,所以氧化铁的质量为4.8g,硫酸钠的质量为1.42g,水的质量为1.08g,所以x:
y:
z=3:
2:
6;反思:
碱石灰具有吸水性,所以若该实验过程中缺少C装置,则x:
z的值偏小。
【点睛】
合理设计实验,科学地进行实验、分析实验,是得出正确实验结论的前提,因此要学会设计实验、进行实验、分析实验,为学好化学知识奠定基础。
5.根据下图所示,按要求回答问题:
(1)图中仪器a的名称是_________,图F实验的目的是_______________;
(2)实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式是________________________,所选用的发生装置是__________(填序号);若用E装置收集氧气,当实验结束时实验结束时,甲同学先熄灭了酒精灯,忘记将导管从水中取出,在水未进入导管之前,可采取的补救措施有:
_________________。
(写出一种即可)
(3)反应结束后冷却,对制取氧气后的固体残渣(假定已完全反应,锰酸钾易溶于水)作如下回收处理:
①通过以下四步实验操作回收二氧化锰。
正确操作的先后顺序是______(填写序号)。
A.烘干B.溶解C.过滤D.洗涤
②过滤、蒸发时都需用到的仪器是________(填序号)。
A.酒精灯B.烧杯C.玻璃棒D.漏斗
(4)请你参与探究,联想到工业上用铁矿石冶炼铁,某兴趣小组在实验室模拟工业炼铁反应原理的装置如下,请回答下列问题:
(a)A装置中反应的化学方程式为_________________。
(b)E装置中的现象是_______________,发生反应的化学方程式为___________________,其中氧化剂是______。
(c)实验中应先点燃E装置的酒精喷灯还是G装置的酒精灯______。
(用E或G填空)
(d)G装置的作用是____________________。
【答案】集气瓶检查装置气密性略B迅速将导管移出水面,或迅速将带有导管的橡皮塞取下BCDACCaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑红棕色固体逐渐变成黑色略氧化铁(Fe2O3)G点燃尾气,防止CO污染空气
【解析】
(1)图中仪器a的名称是集气瓶;图F实验的目的是:
检查装置气密性;
(2)若用高锰酸钾制取氧气,反应的化学方程式为:
2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑;发生装置选B;当实验结束时实验结束时,先熄灭了酒精灯,忘记将导管从水中取出,在水未进入导管之前,应迅速将导管移出水面或迅速将带有导管的橡皮塞取下;(3)①正确操作的先后顺序是溶解、过滤、洗涤、烘干;②过滤、蒸发时都需用到的仪器是玻璃棒;(4)(a)A装置中反应的化学方程式为:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑;(b)在高温的条件下,一氧化碳能将红棕色的氧化铁粉末还原为黑的铁粉;发生反应的化学方程式为:
;其中氧化剂是氧化铁(Fe2O3);(c)在点燃E装置的酒精喷灯前,已经通入了一氧化碳一段时间,为了防止一氧化碳污染空气,应点燃G装置的酒精灯;(d)G装置的作用是防止一氧化碳污染空气。
6.粗盐中含有难溶性杂质(泥沙等)和多种可溶性杂质(氯化镁、氯化钙)。
某实验小组的同学在粗盐提纯实