Question

18．金屬在人們的生活中作用巨大；興趣小組的同學在實驗室里圍繞金屬做了如下探究：
（一）甲組同學組裝了如下實驗裝置，驗證一氧化碳的部分性質并驗證產物．實驗時，在點燃B處酒精燈之前先通入一氧化碳排出裝置中的空氣，然后繼續實驗．

（1）B裝置中發生反應的化學方程式為：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
（2）實驗過程中，C裝置中的現象是澄清的石灰水變渾濁，D處點燃酒精燈的目的是防止有毒的一氧化碳逸散到空氣中污染環境；
（3）下列對該實驗的分析正確的是①④（選填編號）．
①．實驗結束時應先熄滅B處酒精燈
②．C中增加的質量與B中固體減少的質量相等
③．反應開始后通入一氧化碳的質量等于C中增加的質量
④．反應結束后繼續通入一氧化碳可防止C中液體被倒吸
（二）乙組同學取3根粗細、長度均相同的光亮細鐵絲進行如圖1所示實驗：將其中兩根分別盤成螺旋狀，在每根鐵絲一端系上粗銅絲，另一端系一根火柴桿，點燃火柴桿待快燃盡時，分別插入充滿氧氣的集氣瓶中，觀察到：Ⅰ、Ⅱ中鐵絲都劇烈燃燒，且Ⅱ中鐵絲燃燒比Ⅰ中的更劇烈；Ⅲ中鐵絲沒有燃燒：

（1）鐵絲在氧氣中燃燒的化學方程式為3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄，Ⅱ中鐵絲燃燒比Ⅰ中更劇烈的原因是II中鐵絲繞成螺旋狀，與氧氣接觸面積增大，反應更充分；
（2）為什么Ⅲ中鐵絲不能燃燒III中火柴在鐵絲上方，火焰不能對鐵絲充分加熱，溫度不能達到鐵絲的著火點；
（三）丙組同學做了如圖2所示實驗，將包有樣品的濾紙包用大頭針固定在橡膠塞上，迅速塞緊，觀察到量筒內水沿著細導管慢慢進入廣口瓶（廣口瓶容積為120mL，濾紙包體積忽略不計），當溫度恢復至室溫，且量筒內水面高度不變時讀數（此時瓶內氧氣含量近似為零），記錄起始和最終量筒內液體體積的讀數以及所需時間如下表：

序號	樣　 品	量筒起始讀數/mL	量筒最終讀數/mL	所需時間/min
①	1.0g鐵粉、0.2g碳和10滴水	100	75.4	約120
②	1.0g鐵粉、0.2g碳和10滴水和少量NaCl	100	75.4	約70
③	1g鐵粉、10滴水	/	/	/

（1）實驗①和②說明NaCl可以加快　（選填“加快”或“減慢”）鐵銹蝕的速率；
（2）實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響，則表中實驗③所用的樣品組成是1g鐵粉、10滴水；
（3）該裝置還可用于測量空氣中氧氣的含量，根據上述數據計算氧氣的體積含量是20.5%；
㈣丁組同學向一定量的AgNO₃和Mg（NO₃）₂混合溶液加入銅粉和鋅粉，充分反應后過濾洗滌，得到溶液甲和固體乙，向固體乙中加稀鹽酸有氣泡產生，則固體乙中含有的成分是Zn、Cu、Ag（用元素符號表示）．

Answer 1

分析 （一）根據已有的一氧化碳還原氧化銅的知識進行分析解答，一氧化碳能與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，其中一氧化碳具有還原性；一氧化碳是有毒的氣體，需要進行尾氣處理，根據一氧化碳和氧化銅反應的注意事項以及物質的量的關系進行解答即可．
（二）（1）實驗Ⅱ中鐵絲繞成螺旋狀，增大受熱面積，反應更充分；
（2）實驗Ⅲ中火柴在鐵絲上方，熱量散失，不能達到鐵絲的著火點．
（三）（1）根據因為廣口瓶中鐵生銹，是鐵和空氣中的氧氣反應，所以廣口瓶中氣體壓強減小量筒中的水會進入廣口瓶，根據所需時間長短進行分析；
（2）根據實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響并比較①方案中實驗設計分析；
（3）通過空氣體積的變化得出，空氣中氧氣的體積分數．
（四）根據金屬的活動性進行分析判斷．

解答 解：
（一）
（1）一氧化碳和氧化銅在加熱是生成銅和二氧化碳，故B中的反應是CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，該反應中一氧化碳是還原劑，故填：CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
（2）一氧化碳還原氧化銅生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，一氧化碳是有毒的氣體，點燃能防止有毒的一氧化碳排放到空氣中污染環境，故填：澄清的石灰水變渾濁；防止有毒的一氧化碳逸散到空氣中污染環境；
（3）①實驗結束時應先熄滅B處酒精燈，正確；
②C中增加的質量是二氧化碳的質量，B中固體減小的質量是氧元素的質量，故質量不相等，錯誤；
③該反應前后都要通入一氧化碳，故反應開始后通入一氧化碳的質量不等于C中增加的質量，故錯誤；
④反應結束后繼續通入一氧化碳的目的是防止銅被氧化，正確；
（二）
（1）鐵絲在氧氣中燃燒的化學方程式為：3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O₄；實驗Ⅱ中鐵絲繞成螺旋狀，增大了接觸和受熱面積，反應更充分，因此鐵絲燃燒更劇烈；
（2）實驗Ⅲ中火柴在鐵絲上方，用其火焰內焰對鐵絲加熱，內焰溫度低，沒有對鐵絲充分預熱，因此不能達到鐵絲的著火點，鐵絲不能燃燒；
（三）
（1））因為廣口瓶中鐵生銹所以廣口瓶中氣體壓強減小所以量筒中的水會進入廣口瓶，加入NaCl后所需時間縮短，故答案：加快；
（2）實驗①和③是探究碳對鐵銹蝕速率的影響并比較①方案中實驗設計，控制鐵和水的用量相同不加碳進行即可．
故答案為：

③

1g鐵粉、10滴水

（3）因為量筒內液體減少的體積即為廣口瓶內所含有的全部氧氣的體積，所以氧氣的體積含量是$\frac{100mL-75.4mL}{120mL}$×100%=20.5%，該實驗結果出現誤差的原因濾紙包占有一定體積．
（四）根據金屬活動性Mg＞Zn＞Cu＞Ag，固體乙中加稀鹽酸有氣泡產生，說明固體中含有鋅，說明鋅粉過量，則由此可判斷溶液甲中不會有銅離子和銀離子，全部被置換出來，則固體乙中含有的成分是Zn、Cu、Ag．
答案：
（一）（1）CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂；
（2）澄清的石灰水變渾濁；防止有毒的一氧化碳逸散到空氣中污染環境；
（3）①④；
（二）（1）3Fe+2O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$Fe₃O_4； II中鐵絲繞成螺旋狀，與氧氣接觸面積增大，反應更充分
（2）III中火柴在鐵絲上方，火焰不能對鐵絲充分加熱，溫度不能達到鐵絲的著火點；
（三）（1）加快；（2）1g鐵粉和10滴水；（3）20.5．
（四）Zn、Cu、Ag．

點評 本題難度不大，考查的是一氧化碳還原氧化銅的知識，完成此題，可以依據已有的知識結合物質的性質進行．掌握鐵絲在氧氣中燃燒實驗的正確操作和注意事項是正確解答本題的關鍵，難度不大．考查了金屬生銹的條件的探究方面的內容，注重控制變量法做好對比實驗是解答這類題的關鍵．