第六单元　金属和金属材料 实验活动一　铁的冶炼及铁生锈的条件 同步练（含答案) 2024-2025化学科粤版九年级下册

实验活动一　铁的冶炼及铁生锈的条件
一、铁的冶炼
1.实验原理:　 。
2.实验装置
3.实验操作及注意事项
(1)检查装置的气密性。
(2)操作步骤
①通一氧化碳,目的是排出装置内的　　　　　　　　　　　,防止加热时发生　　　　。
②先点燃　　　　,然后点燃　　　　。
③现象:玻璃管中　　　　　　　　　　　,澄清石灰水　　　　　　。
④实验完毕后继续通入　　　　直到玻璃管　　　　,防止生成的铁在较高的温度下被空气中的氧气氧化;同时,防止　　　　　　　　　,炸裂玻璃管。
(3)尾气处理,原因是一氧化碳　　　,不能直接排放到空气中;尾气的处理方法是点燃或收集备用。
二、铁生锈条件的探究
实验装置
实验现象 一周后铁钉表面　　 铁钉表面　　　 铁钉表面　　　
实验分析 铁钉与水、氧气接触 铁钉只与　　　　接触 铁钉只与　　　　接触
A、B对比说明铁生锈需要与　　　接触,A、C对比说明铁生锈需要与　　　接触
实验结论 铁生锈的条件是铁与　　　　同时接触
【说明】①铁生锈是铁与水和氧气发生复杂的化学变化的过程。
②铁锈主要成分是　　　　　　。
③铁锈疏松多孔,不能阻碍里层的铁继续生锈。
④铁制品接触到　　　　或盐溶液,会加快锈蚀。
1.(跨学科)为探究铁生锈的条件,同学们在实验室设计了如图所示实验。下列有关该实验的相关说法错误的是 (　　)
A.最终U形管内红墨水液面左低右高
B.植物油的作用是防止空气中的少量氧气溶于水
C.试管b中的干燥剂可以是无水氯化钙
D.对比试管a、b可以验证铁生锈需要水
2.如图为实验室模拟炼铁的实验。下列叙述正确的是 (　　)
A.硬质玻璃管中的固体由红色变为银白色
B.燃着的酒精灯用于尾气处理,防止污染空气
C.实验结束后,先停止通一氧化碳,再移去酒精喷灯
D.硬质玻璃管内发生反应的化学方程式:Fe2O3+3COCO2+Fe
3.化学兴趣小组利用生铁进行铁的锈蚀实验(装置如图所示,装置气密性良好)。分别取四份质量均为0.15 g的生铁粉末放入装置中,进行四次实验,内容记录如下表所示。
序号 实验操作 3 min时氧气的含量
① — 21%
② 打开分液漏斗活塞,滴加2 mL蒸馏水,关闭活塞 15%
③ 打开分液漏斗活塞,滴加2 mL食盐水,关闭活塞 8%
④ 打开分液漏斗活塞,滴加2 mL溶质质量分数为10%的稀盐酸,关闭活塞 13%
下列说法不正确的是 (　　)
A.实验①的作用是进行对照
B.实验①②能推断出铁的锈蚀需要水
C.实验②③能说明食盐水可加速铁的锈蚀
D.实验④中氧气含量为13%仅是因为铁的锈蚀消耗了氧气
4.炼铁的原理是利用一氧化碳与铁的氧化物反应,某同学利用该原理设计了一个实验,实验装置见图:(提示氢氧化钠能与二氧化碳反应,与一氧化碳不反应)
对实验进行分析并回答:
(1)给玻璃管加热的仪器叫酒精喷灯,要用其　　　　(填“外焰”“内焰”或“焰心”)进行加热。
(2)实验开始要先通入一氧化碳,后点燃酒精喷灯,目的是　 。
(3)实验后应先　　　　　　　,继续通CO气体,直到玻璃管冷却,目的是　　　　　　　　　　。
(4)虚线框内装置在整个实验中的作用:①吸收生成的CO2;②　　　　　　　　　。
(5)反应前大玻璃管中加入铁的氧化物试样的质量为11.6 g,实验结束后,NaOH溶液的质量增加了8.8 g。推算该铁的氧化物的化学式为　　　　　。
5.(跨学科)铁钉锈蚀条件探究:某同学为探究铁的锈蚀条件,设计如下实验:将三支洁净的铁钉分别放入A、B、C三支试管中。
(1)A试管植物油的作用是　　　　　　　　　　　　　　。
(2)一段时间后,通过实验　　　　　的对比,可以得出的只有水无法使铁生锈。
(3)本实验是利用对比分析的实验方法得出了铁生锈的条件,教材中的下列实验也用到了对比分析的方法的有　　　　(填字母)。
A.探究燃烧条件的实验
B.探究水的元素组成实验
C.探究二氧化碳与水反应的实验
【拓展运用】
(4)同学们了解到在测定空气中氧气含量的实验中,因为红磷不能将氧气完全消耗,测得氧气含量有误差,于是设计下面的实验,利用铁锈蚀的原理测定空气中氧气的含量。实验材料中氯化钠的作用是　　　　　　　　　　　　;实验结束,恢复常温后打开弹簧夹,烧杯中剩余152.5 mL的水,计算该装置内空气中氧气的体积分数为　　　　。
【详解答案】
实验内容
一、1.3CO+Fe2O32Fe+3CO2
3.(2)①空气　爆炸　②酒精灯　酒精喷灯　③红棕色固体变为黑色　变浑浊　④一氧化碳(或CO)　冷却　液体倒吸　(3)有毒
二、生锈　一直没现象　一直没现象　水
氧气　氧气(或O2)　水(或H2O)　水和氧气(或H2O和O2)　【说明】②Fe2O3　④酸溶液
实验习题
1.A　解析:试管a内的铁钉与氧气、水同时接触,一段时间后会生锈,铁生锈会消耗管内的氧气,造成管内气压减小;试管b只与氧气接触,不会生锈,管内气压不变,则最终U形管内红墨水液面左高右低。
2.B　解析:在高温的条件下,一氧化碳和氧化铁反应生成铁和二氧化碳,氧化铁是红色的,铁粉是黑色的,所以观察到硬质玻璃管中的固体由红色变为黑色;实验结束后,先停止通一氧化碳,再移去酒精喷灯,铁会在高温下被重新氧化,管内的气压会因温度下降而降低,石灰水倒吸、炸裂玻璃管;一氧化碳与氧化铁在高温下反应生成铁和二氧化碳,该化学方程式没有配平,正确的化学方程式为Fe2O3+3CO3CO2+2Fe。
3.D　解析:实验④中铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,气体体积增加,氧气含量下降,故选项说法错误。
4.(1)外焰　(2)排出管内的空气,防止加热时发生爆炸　(3)熄灭酒精喷灯　防止氢氧化钠溶液倒流(或铁再被氧化)　(4)收集一氧化碳　(5)Fe3O4
解析:(1)由于酒精喷灯的外焰的温度最高,加热时要用外焰进行加热。(2)由于玻璃管内有空气,通入一氧化碳高温时易发生爆炸,所以实验前先通入CO,排净玻璃管中的空气再开始加热。(3)由于还原出的铁温度较高,易与空气中的氧气反应重新生成铁的氧化物,所以实验后先停止加热再继续通入CO,直到玻璃管冷却为止。(4)一氧化碳有毒,需要收集处理,所以虚线框内装置在整个实验中的作用为①吸收生成的CO2;②收集一氧化碳。(5)实验结束后,NaOH溶液的质量增加了8.8 g,说明反应中生成CO2的质量为8.8 g。设铁的氧化物的化学式为FexOy,由FexOy+COFe+CO2可知,8.8 g CO2中氧元素的质量为6.4 g,6.4 g×=3.2 g,所以11.6 g铁的氧化物中铁元素的质量为11.6 g-3.2 g=8.4 g,氧元素的质量为3.2 g,所以56x∶16y=8.4 g∶3.2 g,x∶y=3∶4。
5.(1)隔绝氧气(或空气)　(2)AB　(3)AC
(4)加快锈蚀速率　19%
解析:(1)A中植物油的作用是隔绝氧气或空气,看在只和水接触的条件下能不能生锈。(2)一段时间后,通过实验A、B的对比,可以得出的只有水无法使铁生锈。(3)本实验是利用一个对比分析的实验方法得出了铁生锈的条件,下列实验也用到了对比分析的方法的有探究燃烧条件的实验,探究二氧化碳与水反应的实验,故选AC。(4)实验材料中氯化钠的作用是加快锈蚀速率;实验结束,恢复常温后打开弹簧夹,烧杯中剩余152.5 mL的水,计算该装置内空气中氧气的体积分数为×100%=19%。