Question

3．某化學(xué)興趣小組的學(xué)生研究過量的炭粉與Fe₂O₃在高溫條件下反應(yīng)的氣體產(chǎn)物成分．探究過程如下：
（1）提出假設(shè)：氣體產(chǎn)物全部是CO₂．
（2）查閱資料：a．氮氣不能與炭粉及Fe₂O₃反應(yīng)．
b．高溫下可以發(fā)生下列反應(yīng)：2Fe₂O₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑，C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO
（3）設(shè)計方案：將一定量氧化鐵在隔絕空氣的環(huán)境下與過量炭粉充分反應(yīng)．用實驗中實際測得產(chǎn)生氣體的質(zhì)量，與理論計算得到的CO₂的質(zhì)量進(jìn)行比較．
（4）實驗裝置：如圖所示．
（5）實驗操作：
①稱量：反應(yīng)前Fe₂O₃的質(zhì)量3.20g；炭粉的質(zhì)量2.00g；玻璃管C的質(zhì)量48.48g．反應(yīng)后玻璃管與殘留固體共52.24g．
②加熱前先通一段時間氮氣，再夾緊彈簧夾T，點燃酒精噴燈加熱．
（6）問題分析：①用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是獲取反應(yīng)所需的高溫條件．
②加熱前先通一段時間氮氣的目的是清除試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)．
③理論計算：若氧化鐵與炭粉反應(yīng)的氣體產(chǎn)物全部是CO₂，求3.20g氧化鐵完全反應(yīng)時生成CO₂的質(zhì)量．（寫出計算過程）
④根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算實驗中實際獲得氣體的質(zhì)量．（寫出計算過程）
（7）結(jié)論：原假設(shè)不能（能、不能）成立，理由是因為生成的氣體質(zhì)量為1.44g，大于1.32g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂，實際是C0₂和C0的混合物，原假設(shè)不能成立．
（8）興趣小組成員小聰想到家里新?lián)Q的水龍頭．他從說明書上了解到該水龍頭是銅質(zhì)鍍鉻．好奇的小聰想探究鉻（Cr）與常見金屬鐵、銅的活動性強(qiáng)弱，請你參與．
【作出猜想】
猜想1：Cr＞Fe＞Cu；     
猜想2：Fe＞Cu＞Cr；     
猜想3：你的猜想是Fe＞Cr＞Cu．
【查閱資料】
①鉻是銀白色有光澤的金屬，在空氣中其表面能生成抗腐蝕的致密的氧化膜．
②鉻能與稀硫酸反應(yīng)，生成藍(lán)色的硫酸亞鉻（CrSO₄）溶液．
【設(shè)計與實驗】
小聰同學(xué)取大小相等的三種金屬片，用砂紙打磨光亮；再取三支試管，分別放入等量的同種稀硫酸．

實驗	試管1	試管2	試管3
實驗 操作
實驗 現(xiàn)象	鐵片表面產(chǎn)生氣泡較慢，溶液變?yōu)闇\綠色	鉻片表面產(chǎn)生氣泡較快，溶液變成為藍(lán)色	銅表面無氣泡

【結(jié)論與解釋】
①小聰?shù)玫降慕Y(jié)論是猜想1正確．
②實驗前用砂紙打磨金屬片的目的是除去金屬表面的氧化膜，利于反應(yīng)．
【知識運(yùn)用】
將鉻片投入FeSO₄溶液中，反應(yīng)能（填“能”或“不能”）進(jìn)行．若能進(jìn)行，請你寫出化學(xué)方程式Cr+FeSO₄=Fe+CrSO₄．

Answer 1

分析 （6）①根據(jù)題中所給化學(xué)方程式所需的條件進(jìn)行分析使用酒精噴燈的原因．
②根據(jù)反應(yīng)物與裝置中空氣的反應(yīng)進(jìn)行分析．
③可直接根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行求解．
④根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知反應(yīng)后獲得氣體的質(zhì)量為前后玻璃管內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量之差．
（7）根據(jù)③問計算的二氧化碳的質(zhì)量和④問計算所得的氣體的質(zhì)量大小進(jìn)行分析解答．
（8）[作出猜想]根據(jù)三種金屬的活動性順序進(jìn)行猜想；
[結(jié)論與解釋]①根據(jù)實驗的現(xiàn)象得出結(jié)論；②根據(jù)金屬的表面常有一層金屬氧化物會影響金屬和溶液的反應(yīng)分析；
[知識運(yùn)用]根據(jù)在金屬活動性順序中，位于前面的金屬能把位于后面的金屬從它們化合物的溶液里置換出來分析并寫出反應(yīng)的方程式．

解答 解：（6）①根據(jù)反應(yīng)2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑  C+C0₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO的反應(yīng)條件為高溫，可知選酒精噴燈是為了獲得高溫．
故答案為：獲取反應(yīng)所需的高溫條件；
②因為反應(yīng)物中碳可以在加熱條件下可以和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成二氧化碳，影響實驗結(jié)果，所以目的就是清除試管中的空氣．
故答案為：清除試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)；
③設(shè)3.20gFe₂O₃與炭粉發(fā)生反應(yīng)生成C0₂的質(zhì)量為x
2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3C0₂↑
320                132
3.2 g               x
$\frac{320}{132}=\frac{3.2g}{x}$
解之得：x=1.32g
答：3.20g氧化鐵完全反應(yīng)時生成CO₂的質(zhì)量為1.32g；
④根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：實驗產(chǎn)物中氣體質(zhì)量為（48.48g+3.20g+2.00g）-52.24 g=1.44g；
答：實驗中實際獲得氣體的質(zhì)量為1.44g．
（7）因為生成的氣體質(zhì)量為1.44 g，大于1.32 g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂，實際是C0₂和C0的混合物，原假設(shè)不能成立．
故答案為：不能；因為生成的氣體質(zhì)量為1.44 g，大于1.32 g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂，實際是C0₂和C0的混合物，原假設(shè)不能成立（其他合理答案亦可給分）．
（8）[作出猜想]三種金屬的活動性順序可能存在三種情況：猜想1為Cr＞Fe＞Cu；猜想2為Fe＞Cu＞Cr，故猜想3答案：Fe＞Cr＞Cu；
[結(jié)論與解釋]①試管1中實驗現(xiàn)象鐵片表面產(chǎn)生氣泡較慢，溶液變?yōu)闇\綠色，可知金屬鐵在金屬活動順序中排在氫前，根據(jù)鉻片表面產(chǎn)生氣泡較快，溶液變?yōu)樗{(lán)色，從而得出鉻也排在氫前且鉻比鐵活潑，因為銅不能和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，可知銅排在氫的后面，故猜想1．Cr＞Fe＞Cu正確；
②因為金屬的表面常有一層金屬氧化物會影響金屬和溶液的反應(yīng)，因此實驗前用砂紙打磨金屬片的目的是除去金屬表面的氧化膜，利于反應(yīng)；
[知識運(yùn)用]因為金屬鉻比鐵活潑強(qiáng)，故鉻能和硫酸亞鐵反應(yīng)生成硫酸鉻和鐵，反應(yīng)的方程式為：Cr+FeSO₄=Fe+CrSO₄；
故答案為：
[作出猜想]Fe＞Cr＞Cu；
[結(jié)論與解釋]①1；②除去金屬表面的氧化膜，利于反應(yīng)；
[知識運(yùn)用]能； Cr+FeSO₄=Fe+CrSO₄．

點評 本題是對金屬活動性順序的考查，運(yùn)用實驗探究金屬的活動性順序，考查了實驗探究的過程，注重學(xué)生運(yùn)用實驗分析實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)．