第十二讲身边的化学物质--空气、氧气、碳和二氧化碳经典精讲题一：某同学用如图所示装置粗略测定空气中氧气的体积分数。图中烧杯上方玻璃管（预先固定好）中部有一左右滑动的活塞，活塞的左端内有空气，右端管口跟空气相通，实验开始前活塞处在5厘米处。实验开始时，向烧杯中加入适量水（水与生石灰反应能产生大量热使白磷燃烧）。则：（1）白磷燃烧能放出热量，并且产生大量的①_________，写出该反应的化学符号表达式②___________________。（2）磷燃烧时活塞先向（填“左或右”）①______移动，后向②______移动，这是因为③___________________。（3）实验结束后，恢复到室温后，活塞应停在约___________________厘米处。题二：做“镁带在空气中燃烧”实验时，小科同学发现生成物中有少量黑色固体。黑色固体是镁和什么物质反应所产生的？他提出下列猜想：猜想一：黑色固体可能是镁和氮气反应的产物；猜想二：黑色固体可能是镁和二氧化碳反应的产物。为了验证上述两个猜想，小科设想：（1）让空气通过A、B装置，其中A装置的作用是_____________；（提示：氢氧化钠溶液与澄清石灰水具有相似的化学性质；浓硫酸具有吸水性，是常用的干燥剂，在实验室中用于干燥与它不反应的气体）（2）用C瓶收集通过A、B装置后的气体，并加入足量的红磷燃烧；待C瓶冷却后，再把点燃的镁带放入C瓶中。-10-\n经过思考发现，由于收集气体时相关气体的密度差异及C瓶冷却后瓶内外的气压差异，达不到预期效果。于是，他在老师的帮助下获得了这种气体，观察到镁带在该气体中燃烧并有淡黄色的固体产生；然后用D瓶收集一瓶_____________气体，把点燃的镁带放入D瓶中，观察到镁带在D瓶也能燃烧，同时有白色和黑色固体生成。通过以上实验，他得出结论：猜想_____________正确。同时，他对燃烧有了新的认识：_____________。题一：生活中广泛应用各种金属。（1）目前世界上一半以上的铜用于电力和电信工业，金属铜用来作导线是因为铜具有_________（填字母）；A．导热性B．延展性C．导电性D．金属光泽（2）金属铁是世界上年产量最高，应用最为广泛的金属，图甲是高炉炼铁的示意图，请回答问题：①焦炭的作用是_____________；②为什么图中生铁出口低于炉渣出口？_____________；（3）小明从自家水龙头上取下一些铁锈样品，用如图乙所示的装置进行实验。C处酒精灯的作用是_____________；实验结束，小明将所得的黑色固体物质放入足量的硫酸中，发现生成物中没有铁，小明得此结论依据的现象是_____________。题二：在研究“铁生锈的条件”的实验中，某兴趣小组对实验进行了创新设计（如下图所示），请把实验报告补充完整。【实验目的】铁生锈条件的探究。【实验内容】取3段光亮无锈的细铁丝，绕成螺旋状，放入3-10-\n支干燥洁净的试管底部，进行上图所示实验，实验要保证有足够长的时间来观察现象。【实验现象】实验①②无明显现象，实验③中铁丝生锈，且试管内空气体积减小。【实验结论】铁生锈实际上是铁与空气中的_____________（填名称）发生反应的结果。【实验思考】（1）当铁丝足量，时间足够长，实验③进入试管内水的体积约占试管体积的______。（2）该实验创新之处在于：可根据铁丝表面的铁锈和_____________两种现象来判断铁丝反应进行的情况。（3）用完的菜刀要擦干存放，理由是_____________。（4）铝比铁活泼，但铝难腐蚀，原因是_____________。题一：如图是“一氧化碳还原氧化铁反应”的部分实验装置，关于该实验说法正确的是（）A.充分反应后，向固体中加稀盐酸会产生气泡B.在实验过程中，黑色的粉末会逐渐变成红色C.该实验的反应原理为FeO＋CO高温Fe＋CO2D.在实验过程中，产生的尾气可以直接排放到空气中题二：早在春秋战国时期，我国就开始生产和使用铁器。工业上炼铁的原理是利用一氧化碳和氧化铁的反应。某化学兴趣小组利用下图装置进行实验探究，关于该实验说法错误的是（）A．实验前应该检查装置的气密性B．实验开始后，可观察到A中粉末变成黑色，B中澄清石灰水变浑浊C．该实验中一氧化碳是还原剂D．C导管口放置点燃的酒精灯的主要目的是验证一氧化碳有可燃性题三：除去下列各组物质中的少量杂质，所用的试剂和方法中，不正确的是（）-10-\n 物质（杂质）试剂和方法 A铜粉（铁粉）先加入适量稀硫酸，再过滤，洗涤，烘干 BN2（O2）通过足量灼热的木炭粉 CHCl溶液（H2SO4溶液）加入适量的BaCl2溶液，过滤 DFeSO4溶液(CuSO4溶液)加入过量的铁粉，再过滤题一：实验中除杂的思路有两种：一是将杂质除去，二是将有用物质提取出来。以下除杂方法与后者的思路一致的是（）A.实验室用蒸馏的方法制取蒸馏水B.用灼热的铜网除去N2中混有的少量O2C.加热蒸发法除去氯化钠溶液中混有的少量盐酸D.用适量石灰石除去氯化钙溶液中混有的少量盐酸题二：某化学兴趣小组根据下列转化关系在实验室中模拟炼铁，并对产物成分进行探究。（1）炼铁的原理是_____________（用化学方程式表示）。（2）经初步分析得知，无色气体A不含有单质，黑色粉末B的成分是一种或两种单质。上述转化关系中，生成一氧化碳的化学方程式是_____________。（3）甲、乙两个兴趣小组分别对无色气体A和黑色粉末B的成分进行探究。【猜想与假设】甲组在分析了炼铁的原理后，认为无色气体A中可能有CO2，也可能有未反应的_____。乙组认为黑色粉末的成分中存在以下两种情况：假设一：只含有铁。假设二：含有_____________。【实验探究】①为验证甲组的猜想，同学们按下图所示装置进行实验（箭头表示气体流向）。-10-\nⅠ澄清石灰水Ⅱ浓硫酸Ⅲ氧化铜粉末上述实验装置Ⅱ中浓硫酸的作用是吸收水蒸气，装置Ⅰ的作用是_____________，装置Ⅲ的作用是_____________。当看到Ⅰ中澄清石灰水变浑浊，Ⅲ中黑色固体变成红色后，可以确定无色气体A的成分是_____________。②为验证乙组中假设二是否成立，请你设计实验用物理和化学两种方法完成以下探究。实验方法实验操作实验现象实验结论物理方法假设二成立化学方法假设二成立【交流反思】针对甲组实验存在的缺陷，同学们一起进行了改进，解决了污染环境问题。题一：如图所示为实验室研究炼铁的化学原理的装置，请回答和该实验有关的问题。（1）A处玻璃管中发生反应的化学方程式为_____________；（2）B处的实验现象_____________；（3）C处酒精灯的作用_____________；（4）现有含杂质的氧化铁样品10克（杂质不参加反应），为测定该样品中氧化铁的质量分数，某同学用上图所示装置进行实验，得到如下两组数据：反应前氧化铁完全反应后甲组洗气瓶和石灰水的质量为190g洗气瓶和石灰水的质量为196g-10-\n乙组玻璃管和氧化铁样品的质量为57．9g玻璃管和氧化铁样品的质量为55.2g你认为应选择________组的数据来计算样品中氧化铁的质量分数，其结果为_____。-10-\n身边的化学物质--空气、氧气、碳和二氧化碳经典精讲题一：（1）①白烟②P+O2P2O5（2）①右②左③开始时，白磷燃烧放出的热量使密闭气体的体积膨胀；等装置冷却后，由于氧气被消耗而使气体的总体积减小（3）4详解：（1）白磷燃烧，能够产生大量的白烟，反应的化学符号表达式为：P+O2P2O5。（2）反应放出的热量使密闭气体的体积膨胀，所以实验开始时，活塞先向右移动；等装置冷却后，由于氧气被消耗而使气体的总体积减小，活塞又会向左移动。（3）由于氧气约占空气总体积的1/5，故当实验结束并恢复到室温后，活塞应停在约4厘米处。题二：（1）除去空气中的二氧化碳（2）二氧化碳；二；燃烧不一定需要氧气详解：本题主要考查控制变量法在探究实验中的应用及对燃烧的新认识。（1）澄清石灰水能够与二氧化碳发生化学反应而将二氧化碳气体吸收，由于氢氧化钠溶液与澄清石灰水具有相似的化学性质，则氢氧化钠溶液也能与空气中的二氧化碳发生化学反应而将其除去；（2）分析A、B（B装置的目的是除去空气中的水蒸气）、C（C装置的目的是除去空气中的氧气）装置的功能可以推断出小科是想得到一瓶较纯的氮气，但由于气体密度差异及C瓶冷却后的气压差异，使收集到的氮气不纯，在老师的帮助下得到较纯的氮气并进行实验；由此可推断出小科在D瓶中进行的实验是将镁带放在二氧化碳中燃烧；由“镁带在氮气中燃烧生成淡黄色固体、在二氧化碳中燃烧生成白色和黑色固体”说明猜想二正确，也说明物质燃烧不一定有氧气参与。题三：（1）C（2）①产生热量（或提高炉温），产生还原剂一氧化碳②因为液态生铁密度大于炉渣密度（3）点燃未反应的CO，防止CO污染空气；没有气泡产生详解：（1）目前世界上一半以上的铜用于电力和电信工业，主要是因为铜具有良好的导电性；（2）①焦炭燃烧放出大量的热量，可以提供炼铁所需要的温度；高温下焦炭可以与二氧化碳反应生成一氧化碳，为炼铁提供还原剂；②在高温条件下，生铁熔化成液体，由于生铁密度大于炉渣密度，液体生铁流至高炉底部，所以图中生铁出口低于炉渣出口；（3）C处酒精灯的作用是点燃未反应的CO，防止CO污染空气；若生成物中有铁，则加入足量的硫酸后会有气泡产生，小明之所以认为生成物中没有铁，一定是向生成物中加入足量硫酸后没有气泡产生。题四：【实验结论】氧气和水蒸气-10-\n【实验思考】（1）1/5（2）试管内空气体积减小（或试管内液面上升）（3）除去水，防止生锈（4）铝的表面易生成一层致密的氧化物保护膜，阻止铝进一步反应详解：实验②、③的试管放在水面上方，试管内的空气较湿润（即含有丰富的水蒸气），由实验①、②可知：铁丝只与空气接触或与除去氧气的空气及水接触均不易生锈；实验③中铁丝与空气和水蒸气共同接触时却易生锈，对比分析以上实验可得出：铁生锈是铁与空气中的氧气及水蒸气发生复杂化学反应的结果；若铁丝足量，时间足够长，实验③中的铁丝最终会因生锈而消耗掉试管中的全部氧气，使试管内气压减小，试管内的水面会上升；氧气约占空气总体积的1/5，则实验③进入试管中水的体积将约占试管体积的1/5；实验过程中，可通过观察铁丝表面的铁锈多少或观察水进入试管中的高度（或试管内空气减小的体积）来判断铁丝与氧气及水蒸气反应进行的情况；由实验知，铁生锈需铁同时与氧气和水蒸气接触，因此，用完的菜刀擦干后除去了表面的水后不易生锈；铝的化学性质比铁活泼，在常温下易与氧气反应生成一层致密的氧化铝保护膜，阻止铝与外界的接触，保护内部铝不被腐蚀，故而铝制品的耐腐蚀性能都较好。题一：A详解：充分反应后，生成了铁单质，能与稀盐酸反应有氢气生成；反应物固体是氧化铁（Fe2O3），生成固体是铁，所以应该是红色粉末变为黑色；原理中反应物错，应该为：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2；尾气中含有CO有毒气体，直接排放会污染空气。本题应选A。题二：D详解：为防止装置漏气，实验前应该检查装置的气密性，A项说法正确；一氧化碳具有还原性，能与氧化铁反应生成铁和二氧化碳，可观察到A中红棕色粉末变成黑色，B中澄清石灰水变浑浊，在该实验中，一氧化碳充当还原剂，B、C项说法均正确；一氧化碳有毒，直接排放会污染空气，C导管口放置点燃的酒精灯的主要目的是燃烧掉一氧化碳，防止污染空气，D项说法错误。题三：B详解：铁粉能与适量稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，Cu不能与稀硫酸反应，用过滤的方法可将铜从溶液中分离出，然后再通过洗涤、烘干可得纯净的铜，A项方法正确；O2能与灼热的木炭粉反应生成二氧化碳气体，能除去杂质，但会混入新的杂质二氧化碳，B项方法错误；H2SO4溶液能与适量的BaCl2溶液反应生成硫酸钡沉淀和盐酸，经过滤可得纯净的HCl溶液，C项方法正确；过量的铁粉能将FeSO4溶液中混有的CuSO4完全反应掉，经过滤可得FeSO4溶液，D项方法正确。-10-\n题一：A详解：实验室用蒸馏的方法制取蒸馏水的过程中，通过加热使水先汽化、后液化的方法从含杂质的水中提取出纯净的水，A项与第二种除杂思路一致；氧气与铜在加热条件下能够发生反应，B项中用灼热的铜网除去N2中混有的少量O2与第一种除杂思路一致；氯化氢气体易挥发，C项中加热混有少量盐酸的氯化钠溶液，会使氯化氢气体从溶液中挥发析出而除去，与第一种除杂思路一致；石灰石能够与盐酸发生反应，D项中向混有少量盐酸的氯化钙溶液中加入适量石灰石可将盐酸反应掉，与第一种除杂思路一致。本题应选A。题二：（1）3CO+Fe2O32Fe+3CO2（2）C+O2CO2、CO2+C2CO【猜想与假设】CO；假设二：铁和碳【实验探究】①检验CO2；检验CO；CO2和CO②如下表所示。实验方法实验操作实验现象物理方法取少量黑色粉末B，用磁铁吸引部分黑色粉末被吸引上来化学方法取少量黑色粉末B于试管中，加入过量的稀盐酸部分黑色粉末溶解，产生无色气泡详解：（1）炼铁的原理是3CO+Fe2O32Fe+3CO2。（2）一氧化碳产生的过程为：碳和氧气在点燃条件下反应能生成二氧化碳，二氧化碳在高温条件下能和碳反应生成一氧化碳，反应的化学方程式分别为：C+O2CO2、CO2+C2CO。【猜想与假设】无色气体A中可能有CO2，也可能有未反应的一氧化碳；黑色粉末B中可能只有生成的铁，也可能有未完全反应的碳，所以假设二应为：铁和碳的混合物；【实验探究】（1）澄清石灰水可检验二氧化碳的存在，灼热的氧化铜可检验一氧化碳的存在，Ⅰ中澄清石灰水变浑浊、Ⅲ中黑色固体变成红色，说明二氧化碳和一氧化碳都存在；（2）根据铁能被磁铁吸引并且与稀盐酸反应可检验铁的存在。题十:（1）3CO+Fe2O32Fe+3CO2（2）澄清石灰水变浑浊（3）把CO点燃了，消除其污染（4）乙；90%详解：（1）-10-\n炼铁的化学原理就是在高温条件下，用还原剂一氧化碳将铁的氧化物中的金属还原出来，可用化学方程式：3CO+Fe2O32Fe+3CO2表示；（2）实验室中常用澄清石灰水来检验一种气体是否为二氧化碳；（3）一氧化碳有毒，为防止反应残留的一氧化碳排入空气污染环境，需在装置最后加尾气处理装置，以将实验残留的一氧化碳消除掉；（4）氢氧化钙微溶于水，石灰水吸收二氧化碳不一定彻底，因此，若用甲组数据会增大实验误差，因此最好选用乙组数据；根据质量守恒定律，玻璃管和氧化铁样品减少的质量是氧元素的质量，则氧元素的质量为：57.9g-55.2g=2.7g，进一步计算出10克氧化铁样品中含氧化铁的质量为：=9g，则氧化铁样品中含氧化铁的质量分数为：=90%。-10-
