Question

5．某化學興趣小組的學生研究過量的炭粉與Fe₂O₃在高溫條件下反應的氣體產物成分．探究過程如下：
（1）提出假設：氣體產物全部是CO₂．
（2）查閱資料：a．氮氣不能與炭粉及Fe₂O₃反應．
b．高溫下可以發(fā)生下列反應：2Fe₂O₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑  C+CO₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO
（3）設計方案：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．用實驗中實際測得產生氣體的質量，與理論計算得到的CO₂的質量進行比較．
（4）實驗裝置：如圖所示．
（5）實驗操作：
①稱量：反應前Fe₂O₃的質量3.20g；炭粉的質量2.00g；玻璃管C的質量48.48g．反應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．
③理論計算：若氧化鐵與炭粉反應的氣體產物全部是CO₂，求3.20g氧化鐵完全反應時生成CO₂的質量．（寫出計算過程）
④根據實驗數(shù)據計算實驗中實際獲得氣體的質量．（寫出計算過程）
（7）結論：原假設不能（能、不能）成立，理由是因為生成的氣體質量為1.44 g，大于1.32 g，故氣體產物不完全為CO₂，實際是C0₂和C0的混合物，原假設不能成立（其他合理答案亦可給分）．
（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鍍鉻．好奇的小聰想探究鉻（Cr）與常見金屬鐵、銅的活動性強弱，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，生成藍色的硫酸亞鉻（CrSO₄）溶液．
【設計與實驗】
小聰同學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	鐵片表面產生氣泡較慢，溶液變?yōu)闇\綠色	鉻片表面產生氣泡較快，溶液變成為藍色	銅表面無氣泡

【結論與解釋】
①小聰?shù)玫降慕Y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．
【知識運用】
將鉻片投入FeSO₄溶液中，反應能（填“能”或“不能”）進行．若能進行，請你寫出化學方程式Cr+FeSO₄=Fe+CrSO₄．

Answer 1

分析 （6）①根據題中所給化學方程式所需的條件進行分析使用酒精噴燈的原因．
②根據反應物與裝置中空氣的反應進行分析．
③可直接根據化學方程式進行求解．
④根據質量守恒定律可知反應后獲得氣體的質量為前后玻璃管內物質的質量之差．
（7）根據③問計算的二氧化碳的質量和④問計算所得的氣體的質量大小進行分析解答；
（8）[作出猜想]根據三種金屬的活動性順序進行猜想；
[結論與解釋]①根據實驗的現(xiàn)象得出結論；②根據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分析；
[知識運用]根據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的方程式．

解答 解：（6）①根據反應2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑ C+C0₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2CO的反應條件為高溫，可知選酒精噴燈是為了獲得高溫．
故答案為：獲取反應所需的高溫條件；
②因為反應物中碳可以在加熱條件下可以和空氣中的氧氣發(fā)生反應生成二氧化碳，影響實驗結果，所以目的就是清除試管中的空氣．
故答案為：清除試管中空氣（氧氣），防止炭粉與空氣中氧氣發(fā)生反應；
③設3.20gFe₂O₃與炭粉發(fā)生反應生成C0₂的質量為x
2Fe₂0₃+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3C0₂↑
320               132
3.2g                x
$\frac{320}{3.2g}=\frac{132}{x}$
解之得：x=1.32g
答：3.20g氧化鐵完全反應時生成CO₂的質量為1.32g；
④根據質量守恒定律可知：實驗產物中氣體質量為（48.48g+3.20g+2.00g）-52.24 g=1.44g；
答：實驗中實際獲得氣體的質量為1.44g．
（7）因為生成的氣體質量為1.44 g，大于1.32 g，故氣體產物不完全為CO₂，實際是C0₂和C0的混合物，原假設不能成立．
故答案為：不能；因為生成的氣體質量為1.44 g，大于1.32 g，故氣體產物不完全為CO₂，實際是C0₂和C0的混合物，原假設不能成立（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；
[結論與解釋]①試管1中實驗現(xiàn)象鐵片表面產生氣泡較慢，溶液變?yōu)闇\綠色，可知金屬鐵在金屬活動順序中排在氫前，根據鉻片表面產生氣泡較快，溶液變?yōu)樗{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，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；
[知識運用]因為金屬鉻比鐵活潑強，故鉻能和硫酸亞鐵反應生成硫酸鉻和鐵，反應的方程式為：Cr+FeSO₄=Fe+CrSO₄；
故答案為：
[作出猜想]Fe＞Cr＞Cu；
[結論與解釋]①1；②除去金屬表面的氧化膜，利于反應；
[知識運用]能； Cr+FeSO₄=Fe+CrSO₄．

點評 本題是對金屬活動性順序的考查，運用實驗探究金屬的活動性順序，考查了實驗探究的過程，注重學生運用實驗分析實驗能力的培養(yǎng)．