初中化学金属资源的保护试题

善于提出问题、探究问题和解决问题是学好化学的重要方法。某研究性学习小组的同学在学习铁及其化合物知识时进行了系列研究。
I．提出问题
问题1：铁为何称为黑色金属？
问题2：铁和氧气在不同条件下能发生哪些反应？
问题3：铁有多种氧化物，它们的性质有哪些差异？
问题4：钢铁厂在选矿时，如何测定铁矿石中的含铁量？
问题5：用一氧化碳还原氧化铁得到的黑色固体一定是单质铁吗？
II．解决问题
【问题1】上网查寻，有两种说法：
a．因为在铁表面有黑色的铁的氧化物，所以叫黑色金属。
b．因为铁的粉末为黑色，铁的氧化物也均为黑色，所以叫黑色金属。
（1）你认为正确的说法是（填"a"或"b"）。
【问题2】通过学习，已经知道铁丝在潮湿的空气中能生锈，也能在纯氧中燃烧。
（2）请写出一种防止钢铁生锈的方法。
（3）请写出铁丝在纯氧中燃烧的化学方程式 。
【问题3】查阅资料：
a．铁常见的氧化物有氧化铁( $F{e}_2{O}_3$)、四氧化三铁( $F{e}_3{O}_4$)和氧化亚铁 $FeO$)。
b．四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体，可以近似地看作是氧化亚铁和氧化铁的化合物，它不溶于水，能与酸反应生成两种盐。
c．氧化亚铁是不溶于水的黑色粉末，能与酸反应，无磁性，也不能被磁铁吸引。
（4）请写出四氧化三铁与盐酸反应的化学方程式。
（5）有一包黑色粉末；可能是铁粉、 $F{e}_3{O}_4$粉末、 $FeO$粉末中的一种，请你设计一 种实验方案进行鉴别。
【问题4】同学们参观了某钢铁厂，了解到钢铁厂在选矿时测定铁矿石中含铁量的方法较多。小明结合所学知识，设计了如图所示的实验装置测定某赤铁矿样品中 $F{e}_2{O}_3$的质量分数。他称取l0.0g赤铁矿，当赤钛矿中的 $F{e}_2{O}_3$全部还原为 $Fe$时，剩余固体在 $CO$的保护下冷却、称量，质量为7.6g（假设赤铁矿中的杂质均不与 $CO$反应）。

（6）图中酒精灯的作用是。
（7）该赤铁矿中 $F{e}_2{O}_3$的质量分数为（列出计算过程）。
【问题5]在钢铁厂的实验室，同学们采集了用某种热分析仪记录的 $CO$与 $F{e}_2{O}_3$进行反应时的有关数据，并得到固体质量与反应温度的关系曲线，如图所示：

（8）根据图像分析，写出P点时固体成分的化学式，固体质量由48.0g变为46.4g的过程中发生反应的化学方程式为。

生物浸出技术在金属冶炼中应用广泛。嗜热细菌在65－80℃酸性水溶液及氧气存在下，能氧化黄铜矿（主要成分 $CuFe{S}_2$）产生硫酸盐，进而生产铜和绿矾，主要流程如下：

（1）分离出矿渣的操作是。
（2）若试剂b为 $Fe$粉，反应①的化学方程式为。
（3）氢氧化铁与试剂a发生中和反应，反应②的化学方程式为。

某Fe₃O₄样品中可能含有的杂质是Fe₂O₃和FeO其中的一种。为探究杂质的情况设计如下方案：
【实验设计】同学们称取了23.28 g该Fe₃O₄样品用图①进行了下列实验：

【实验分析】因探究思路不同，兴趣小组分成甲、乙、丙三个讨论小组。
甲组；（1）该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该Fe₃O₄样品中的杂质。B中的最佳试剂是______（填序号）。
①澄清石灰水    ②氢氧化钠浓溶液   ③稀盐酸    ④水
（2）上述实验过程中，CO的作用有_______           （填序号）。
①CO气体作为反应物
②实验开始时，排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸
③停止加热后，防止A中生成物被氧化
④停止加热后防止B中的溶液倒吸入A中
⑤对B中反应物起到一定的搅拌作用，便于CO₂与反应液充分接触而反应
乙组：
（3）乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析，你认为他们的理由是_______                    ；改进为在B装置后接一盛有_______（填试剂名称）的广口瓶的吸水装置，将B装置和该装置“捆绑”称量，从而减小误差。
丙组：
（4）丙组同学将B装置中液体改换为Ba(OH)₂溶液，通过测量生成的_______（填化学式）沉淀的质量来计算求解。为了获得沉淀，该组同学需要进行的操作有过滤→_______→________→称量。
【查阅资料】
Fe₂O₃和CO反应是随温度升高而逐步进行的，先生成Fe₃O₄，再生成FeO(黑色)，最后生成Fe；利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线（见图②）。

（5）写出BC段发生反应的化学方程式：______________                    。
（6）确定该Fe₃O₄样品中含有的杂质是_______，其中含Fe₃O₄的质量是_______g（不需要写出过程）（已知Fe₃O₄、FeO、Fe₂O₃中铁元素的质量分数分别为72.4%、77.8%、70.0%)。

含锌废渣和各种锌矿（如菱锌矿）都有着重要的用途
I．以含锌废渣（主要成分为 $ZnO$,杂质为 $FeO$﹑ $CuO$）为原料制备七水硫酸锌（ $ZnS{O}_4·7H_{2}O$）的流程如下。

（1）粉碎的目的是。
（2）若实验室用质量分数为98%的硫酸配制200g25%的硫酸，需要的玻璃仪器有胶头滴管﹑玻璃棒﹑和，此处玻璃棒的作用是。
（3）物质X是，滤渣中含有的金属单质有，除铜时发生的反应属于反应（填基本反应类型）。
（4）流程中获得七水硫酸锌前省略的操作是﹑冷却结晶﹑洗涤和低温烘干。
（5）某温度下， $Fe{\left(OH\right)}_3$分解得到一种铁﹑氧质量比21:8的氧化物，该氧化物的化学式。
（6）除铁过程中，温度pH对除铁效果的影响分别对如图所示。由图可知，除铁时温度应控制在℃为宜，pH应控制在为宜。

II．以某菱锌矿（ $ZnC{O}_3$含量为62．5%）为原料制备锌的原理如下（假设杂质不参加反应）： $ZnC{O}_3\stackrel{\mathrm{高温}}{=}ZnO+C{O}_2\uparrow$   $ZnO+CO\stackrel{\mathrm{高温}}{=}Zn+C{O}_2$则100吨这样的菱锌矿理论上最多制得锌多少吨？（写出计算过程）

（6分)某化学实验小组用一块表面镀锌的铁样品进行实验探究活动。
【实验探究】将表面镀锌的铁进行如图A实验，加入稀盐酸与产生氢气的质量关系如图B。

【提出问题】反应后所得的无色滤液a的溶质与固体b的成分是什么？
【猜想假设】秦思认为无色滤液a的溶质是（1）         、氯化亚铁和氯化氢。
【反思评价】请你评价秦思的猜想（2）         。
【推理判断】由无色滤液a 的成分可推知，固体b中一定含有（3）       。
【实验与结论】为验证固体b的成分，单杰向b的样品中加入一种有色物质（4）       （填化学式）溶液，产生的现象是（5）              ，据此现象，证明出固体b中的两种成分，同时得出这两种金属的活动性顺序。
【表达交流】石建向固体b中继续滴加少量稀盐酸也确定出固体b的成分，他观察到的现象是
（6）                       。
【拓展延伸】通过比较锌、铁的活动性，结合图像B在开始加入稀盐酸的过程中并没有产生氢气的现象，你认为在铁的表面镀锌的原因是（7）         ，可阻止进一步氧化。

关注物质变化的过程，探究物质变化的条件是化学学习的重要内容之一。以下是初中化学进行的部分探究实验，请回答有关问题：

（1）实验A探究的是物质燃烧的条件，由此实验得出的结论是：在通常情况下物质燃烧需要满足以下条件：                                              。
（2）写出A实验中白磷燃烧的化学方程式                                    。
（3）根据你所掌握的知识，实验B中左、中、右三支试管中，哪支试管中的铁钉易生锈     （填“左边”或“中间”或“右边”）
（4）请总结出铁制品发生锈蚀的基本条件是                         。
（5）写一种防止铁制品锈蚀的方法                                       。

下列实验能达到目的的是

A．除去CO中的CO2	B．探究MnO2对反应速率的影响	C．测定水的组成	D.探究影响物质溶解性的因素

 

暖宝宝中的发热剂是铁粉、水和食盐等，发热剂能代替红磷测定空气中氧气含量（装置见下图）。以下对此改进实验的叙述，错误的是

A．此实验的原理是利用铁生锈消耗氧气

B．实验前一定要检查装置的气密性

C．此实验中发热剂的量可能取少了

D．此实验测出氧气的质量分数约是18.3%

下列实验方案能达到目的的是 :

某兴趣小组在实验中模拟炼铁化学原理的实验，对固体产物成分等进行探究．
【设计实验】用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如下图．

【进行实验】
（1）实验开始时，应先打开弹簧夹    （填“①”或“②”）．
（2）C处点燃酒精灯的目的是        ．
【分析与讨论】
实验结束后，玻璃管内固体粉末由红棕色全部变成黑色，小明认为该黑色固体全部是单质铁，但小华提出了质疑，认为还可能是其它物质，如铁的常见氧化物：氧化铁、四氧化三铁、       （填名称）。
【查阅资料】
上述氧化物中：氧化铁为红棕色，其余都为黑色；只有四氧化三铁能被磁铁吸引。
【实验与猜想】
（1）该小组同学将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体粉末全部能被吸引。
（2）进行猜想：黑色固体粉末可能
a．全部为铁       b．全部为四氧化三铁      c．      ．
（3）该小组按上述猜想设计实验，在一定温度下进行了实验，测得下列数据：
①反应前玻璃管和内盛氧化铁粉末的总质量66．0g（玻璃管的质量为60．0g）
②反应后玻璃管和内盛黑色固体的总质量m g（冷却到室温称量）
【得出结论】通过实验中获得的数据进行计算：
（1）若猜想a成立，则m=        ；
（2）若猜想b成立，反应的化学方程式为                   ；
（3）若猜想c成立，则m的取值范围为：         。

下列问题的研究中，没有利用对比实验思想方法的是

【改编】铜制器物在潮湿环境中表面会产生绿色的锈迹，俗称铜绿。某化学学习小组对铜绿成分产生了浓厚兴趣。
【提出问题】铜绿中除铜元素外还有其它什么元素？
【查阅资料】①无水硫酸铜遇水变蓝色；②碳与一般的酸不反应；
【实验探究】该小组同学找到了一些铜绿粉末并进行了如下实验：

【观察分析】A装置中绿色粉末变为黑色；B装置中无水硫酸铜变为蓝色；
C装置中澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式为            。
【实验结论】铜绿中除铜元素外还有          和碳等元素。
【交流讨论】根据铜绿的组成，小组同学对A装置中产生的黑色粉末的成分有如下两种不同的猜想：
（1）全部为CuO     
（2）全部为C  
（3）CuO和C的混合物
【深入探究】

实验步骤	实验现象	实验结论
①取少量黑色粉末于试管中，滴加足量的稀硫酸	①固体全部溶解，溶液颜色变蓝	猜想（1）正确
②取少量黑色粉末于试管中，滴加足量的稀硫酸	②	猜想（2）正确
③取少量黑色粉末于试管中，滴加足量的稀硫酸	③(2分)	猜想（3）正确

【实验结论】化学学习小组同学通过实验证明猜想（1）正确。
【反思应用】根据铜绿中所含元素，可知铜生锈不仅与空气中的氧气、水有关，还可能与空气中的        等有关；要保护博物馆里的青铜器，减缓生锈，我们可以减少青铜器与           接触。

下列说法中错误的是

A．合金的硬度一般比组成它们的纯金属大

B．分子是化学变化中的最小粒子

C．可燃物燃烧不一定需要氧气参加反应

D．一氧化碳具有还原性，可用于冶铁

“对比实验”是化学学习中行之有效的思维方法。某化学学习小组的同学在学完相关的化学知识后，走进实验室做了如下实验，请你参与并回答下列问题。

（1）通过实验A，可以说明燃烧的条件之一是     ，实验中使用铜片，是利用了铜的         性（填一条物理性质）
（2）对于实验B，一段时间后观察到试管①中的铁钉明显锈蚀，由此得出：铁生锈的主要条件是铁与水
和       直接接触。写一种除去铁锈的方法          。
（3）实验C是利用体积相同并充满CO₂的软塑料瓶、等量的水（瓶①）和NaOH溶液（瓶②）进行实验，根据塑料瓶变瘪的程度证明CO₂与NaOH溶液中的溶质确实发生了反应，这一反应的化学方程式为                          。
（4）实验D的烧杯②中呈现的现象能说明分子是不断运动的。烧杯②中是酚酞溶液，当烧杯①中液体由浓氨水换成浓盐酸时②中溶液的颜色的变化是         其中盐酸与NaOH的反应属于         反应（填基本反应类型）

某研究性小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验。实验前查阅有关资料，获得以下信息：一氧化碳还原氧化铁的实验过程中固体产物可能有四氧化三铁、氧化亚铁、铁粉，三种物质均为黑色，其中四氧化三铁、铁粉能被磁铁吸引。
在一定温度下，该小组同学用下图所示的实验装置进行一氧化碳还原纯净的氧化铁的实验。

（1）在上述实验装置（已检查气密性）中加好药品、连接好仪器后进行的第一步操是   。
（2）实验开始时，右侧试管中发生反应的化学方程式为   。
（3）从环保角度看，该小组设计的实验装置有不足之处，你认为该如何改进？   。
（4）实验中观察到玻璃管内固体由红棕色全部变为黑色。将反应后的黑色固体研磨后，再用磁铁吸引，发现黑色固体全部能被吸引，则该黑色固体中不可能含有   （填化学式）。
（5）取上述研磨后的黑色固体20g，设计如下实验：

根据上述实验结果，判断20g黑色固体的成分是   （填化学式）。
（6）若要从以上探究所得FeSO₄、CuSO₄的混合溶液中回收铜和硫酸亚铁晶体，可设计如下实验方案：

步骤①中，金属X是   ，发生反应的化学方程式为   ；步骤②中，加入过量稀硫酸的目的是   。