化学九年级下册实验活动 4 金属的物理性质和某些化学性质精品一课一练

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一、金属活动性的探究
该探究是为了金属的活动性强弱而进行实验探究，它的理论根据是常见金属的活动性顺序及其应用，其具体内容如下：
1、常见金属的活动性顺序为钾、钙、钠、镁、铝、锌、铁、锡、铅、氢、铜、汞、银、铂、金；
2、常见金属的活动性顺序的应用主要有三个：
（1）它表明了所列的金属的活动性强弱；在金属活动性顺序里，金属的位置越靠前，其活动性越强；
（2）它可以帮助判断金属能否与酸发生反应；在金属活动性顺序里，位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢；
（3）它还可以帮助判断金属能否与金属的化合物（即盐）溶液发生反应；在金属活动性顺序里，位于前面的金属能把位于后面的金属置换出来。
二、探究金属锈蚀的条件
该探究是为了探究铁、铜等金属锈蚀的条件，而进行的实验探究。其中，铁生锈的条件是铁与氧气、水同时接触；铜生锈的条件是铜与氧气、水和二氧化碳同时接触。
三、碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验
碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验是初中化学中三个非常重要的典型实验，它们的具体实验情况如下：
1、化学反应方程式分别是C+2CuO2Cu+CO2↑、CO+CuO≜Cu+CO2和H2+CuO≜Cu+H2O；
2、实验装置如图所示：
3、操作及注意事项分别是：
（1）碳还原氧化铜时，要把刚烘干的碳粉和氧化铜粉末要均匀混合后，平铺在试管底部，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂），在酒精灯的灯焰上最好加一个网罩（以使火焰集中并提高温度，或者使用酒精喷灯来加热）；实验结束时，要先撤出导气管，再移走并熄灭酒精灯，待试管冷却后再把试管内的粉末倒在纸上（防止石灰水倒吸到试管里，炸裂试管；也为了使粉末冷却，防止还原出来的铜再次被氧化）；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，反应前，先通一段时间一氧化碳，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止一氧化碳与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，先撤走并熄灭酒精灯，等固体冷却后再停止通一氧化碳（目的是防止石灰水倒吸到玻璃管内，使其炸裂；也为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）；并且，由于一氧化碳有毒，如果直接排放到空气中，会造成污染，所以还要用点燃或收集的方法等来处理尾气；
（3）氢气还原氧化铜时，反应前，试管口略向下倾斜（防止有水倒流到试管底部，使其炸裂；同时，也有利于氢气在试管底部聚集参与反应），将氢气验纯后先通一段时间氢气，然后再加热（目的是为了尽可能的排净玻璃管内的空气，防止氢气与其中的空气混合后，被点燃发生爆炸）；反应后，继续通入氢气，直到试管及其中的固体冷却后，再停止通氢气（目的是为了使固体冷却，防止刚还原出来的铜再次被氧化）。
4、实验现象分别是：
（1）碳还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊；
（2）一氧化碳还原氧化铜时，玻璃管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，澄清的石灰水变浑浊，并且有气泡从中不断地溢出；
（3）氢气还原氧化铜时，试管中的固体由黑色逐渐变成亮红色，同时管口有水滴生成。
【考点1 金属活动性的探究】
【典例1-1】为验证镁、铁、铜三种金属的活动性顺序，可选用的一组物质是（ ）
A．铜、氯化亚铁溶液、氯化镁溶液
B．铁、铜、氯化镁溶液
C．镁、氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液
D．铁、硫酸铜溶液、氯化镁溶液
【答案】D
【分析】根据金属活动性顺序和金属单质与盐溶液能否发生置换反应来进行判断，在金属活动性顺序中，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来．
【解答】解：A、铜和氯化亚铁溶液、氯化镁溶液都不反应，说明铜在铁和镁的后面，无法判断铁和镁的活泼性。
B、铁、铜和氯化镁溶液都不反应，说明镁在铁和铜的前面，无法判断铁和铜的活泼性。
C、镁和氯化铜溶液、硫酸亚铁溶液都反应，说明镁在铁和铜的前面，无法判断铁和铜的活泼性（有时可以考虑将镁条放入氯化铜和硫酸亚铁的混合溶液，镁条表面首先变成红色（先生成的是铜），中间不断用砂纸打磨镁条，最后插入溶液中会表面变黑（此时是生成的铁），通过这样也可以考虑，但是由于镁条能够与水反应，所以导致很难察觉与铁的反应，所以不便操作）。
D、铁能和硫酸铜溶液反应，铁比铜活泼，不能和氯化镁溶液反应，说明镁比铁活泼。
故选：D。
【典例1-2】（2022秋•迎江区校级期末）某化学实验小组为探究铁、铜、锰（Mn）的金属活动性顺序，进行了如下探究活动。
【作出猜想】
对Mn的金属活动性提出了三种猜想：
猜想①Fe＞Mn＞Cu。
猜想②Mn＞Fe＞Cu。
猜想③ Fe＞Cu＞Mn 。
【实验验证】
把用砂纸打磨过的锰片浸入FeCl2溶液中，过一会儿取出，发现金属锰表面有黑色固体析出，则猜想 ② 正确。写出锰与稀盐酸反应的化学方程式（锰在化合物中显+2价）： Mn+2HCl═MCl2+H2↑ 。
【拓展延伸】
用锰片、FeCl2溶液和 Cu片 ，通过实验探究能够判断Fe、Cu、Mn三种金属活动性顺序。
【答案】【作出猜想】猜想③：Fe＞Cu＞Mn
【实验验证】②；Mn+2HCl═MCl2+H2↑；
【拓展延伸】Cu片。
【分析】【作出猜想】金属活动性顺序：Fe＞Cu，再根据猜想①和猜想②，可以推知猜想③；
【实验验证】根据金属活动性顺序及实验现象进行分析，得出实验结论；锰与稀盐酸反应生成氯化锰和氢气，据此写出反应的化学方程式；
【拓展延伸】判断三种金属的活动性可以采用“两金夹一盐”的方法。
【解答】解：【作出猜想】金属活动性顺序：Fe＞Cu，根据猜想①Fe＞Mn＞Cu和猜想②Mn＞Fe＞Cu，可知猜想③Fe＞Cu＞Mn；
【实验验证】把用砂纸打磨过的锰片浸入FeCl2溶液中，过一会儿取出，发现金属锰表面有黑色固体析出，说明锰能置换铁，锰的活泼性大于铁，则猜想②正确；锰与稀盐酸反应生成氯化锰和氢气，反应的化学方程式：Mn+2HCl＝MnCl2+H2↑；
【拓展延伸】锰片能够与FeCl2溶液反应置换出铁，而铜片与氯化亚铁溶液不反应，据此可以得出Fe、Cu、Mn的金属活动性顺序为Mn＞Fe＞Cu。
故答案为：
【作出猜想】猜想③：Fe＞Cu＞Mn
【实验验证】②；Mn+2HCl═MCl2+H2↑；
【拓展延伸】Cu片。
【典例1-3】（2023•高要区一模）某学习小组的同学想为铬（Cr）和锰（Mn）在金属活动性顺序表中找个“家”。已知两种金属可能排在下列①～④的位置中。请设计实验确定它们的位置。
K Ca Na Mg ①Al ②Zn ③Fe Sn Pb（H）Cu ④Hg Ag Pt Au
（1）（查阅资料）
a.铬是银白色金属，常温下在空气中表面能形成致密的氧化膜。
b.锰是灰白色的金属。
c.CrSO4溶液呈绿色，MnSO4溶液呈淡粉红色。
d.Cr和Mn在下列反应形成的化合物中都显+2价。
通过阅读分析资料，我们知道铬的位置肯定不在 ④ 。（填“①”“②”“③”“④”）
（2）（设计实验）
通过以上探究，同学们成功确定铬和锰在金属活动性顺序表中的位置。
（3）（拓展讨论）在锰片中滴加硝酸银和硝酸镁的混合溶液，充分反应后过滤，滤渣中一定有 银或Ag ，滤液中一定含有的金属阳离子是 Mn2+和Mg2+ 。
【答案】（1）④；
（2）锰片表面冒气泡产生；Mn+H2SO4＝MnSO4+H2↑；3Cr+Al2（SO4）3＝3CrSO4+2Al；铬＞铝＞锰；③；
（3）银或Ag；Mn2+和Mg2+。
【分析】（1）根据铬常温下在空气中表面能形成致密的氧化膜分析；
（2）根据金属活动性顺序的探究方法分析；
（3）根据锰的活动性介于镁和银之间分析。
【解答】解：（1）（查阅资料）根据题干资料显示铬常温下表面能形成致密的氧化膜，说明铬常温下能与氧气反应，则铬化学性质活泼，铜常温下不与氧气反应，则Cr金属活动性大于Cu，位置在Cu之前，故Cr肯定不在位置④；
（2）（设计实验）根据题干信息可知锰的金属活动性在氢之前，则Mn能与稀硫酸反应生成氢气，故在锰片中滴加稀硫酸能观察到锰表面有气泡产生；Mn在化合物中显+2价，则硫酸锰化学式为MnSO4，锰与硫酸反应生成硫酸锰与氢气，化学反应方程式为：Mn+H2SO4＝MnSO4+H2↑；
CrSO4溶液呈绿色，在铬片和锰片中分别滴加硫酸铝溶液，铬片表面有固体析出，溶液变绿色，锰片表面没有明显变化，说明铬能置换出硫酸铝中的铝，生成CrSO4，则铬的金属活动性大于铝，锰片不能与硫酸铝反应，说明锰的金属活动性小于铝，综上得出金属活动性Cr＞Al＞Mn；Cr在化合物中化合价为+2价，则硫酸铬的化学式为CrSO4，铬与硫酸铝反应生成硫酸铬与铝，化学反应方程式为：3Cr+Al2（SO4）3＝3CrSO4+2Al；
在锰片中滴加ZnSO4溶液锰片表面没有明显变化，说明锰不能置换出硫酸锌中的锌，则金属活动性Zn＞Mn，综上分析得出Mn的位置应该在③处；
（3）（拓展讨论）根据上述分析得出锰的金属活动小于镁，大于银，所以锰不能与硝酸镁反应，能与硝酸银反应生成银与硝酸锰，则在锰片加入硝酸银与硝酸镁的混合溶液中存在以下三种情况：
情况一：当锰与部分硝酸银反应时，滤液中溶质为AgNO3、Mg（NO3）2、Mn（NO3）2，滤渣为Ag；
情况二：当锰与硝酸银恰好完全反应时，滤液中溶质为Mg（NO3）2、Mn（NO3）2，滤渣为Ag；
情况三：当锰过量时，滤液中溶质为Mg（NO3）2、Mn（NO3）2，滤渣为Ag、Mn；
综上得出滤渣中一定含有Ag，滤液中一定含有溶质Mg（NO3）2、Mn（NO3）2，则滤液中一定含有的阳离子为：Mn2+和Mg2+。
故答案为：（1）④；
（2）锰片表面冒气泡产生；Mn+H2SO4＝MnSO4+H2↑；3Cr+Al2（SO4）3＝3CrSO4+2Al；铬＞铝＞锰；③；
（3）银或Ag；Mn2+和Mg2+。
【变式1-1】（2021•绵阳模拟）为探究锌、铜、铁三种金属的活动性顺序，某学习小组做了如甲图所示实验。实验结束后将试管①、试管②内的物质全部倒入同一烧杯中，充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多（如乙图所示）。下列说法不正确的是（ ）
A．甲图所示试管②中反应后固体一定不含铁
B．乙图所示反应后烧杯中的固体一定含有铁
C．乙图所示反应后烧杯中的溶液一定含有氯化锌和氯化亚铁，可能含有氯化铜
D．乙图所示反应后烧杯中最后所得固体的质量一定大于2a g
【答案】B
【分析】金属活动性顺序中，排在氢前面的金属，能和稀盐酸或稀硫酸反应生成盐和氢气，排在前面的金属，能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
【解答】解：A、充分反应后发现烧杯中的红色固体物质明显增多，是因为图所示试管②中反应后氯化铜过量，过量的氯化铜和①中的铁反应生成铜和氯化亚铁，即甲图所示试管②中反应后固体一定不含铁，该选项说法正确；
B、乙图所示反应后烧杯中的固体不一定含有铁，例如氯化铜溶液过量时则铁完全反应，该选项说法不正确；
C、乙图所示反应后烧杯中的溶液一定含有氯化锌和氯化亚铁，是因为氯化锌不能反应，可能含有氯化铜（氯化铜和铁反应后有剩余），该选项说法正确；
D、铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，反应后固体质量增大，因此乙图所示反应后烧杯中最后所得固体的质量一定大于2ag，该选项说法正确。
故选：B。
【变式1-2】实验室中用如图实验来探究铁、铝、铜三种金属活动性顺序及在活动性顺序表中相对氢的位置。
（1）乙实验的现象为 有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色 。
（2）丙实验中发生反应的化学方程式为 2Al+3FeSO4＝Al2（SO4）3+3Fe ，该反应属于 置换反应 （填化学基本反应类型）。
（3）若将上述实验之一替换为另一种药品，即可达成实验目的。说明具体的改进方法 将乙试管中的CuSO4溶液，换成稀H2SO4溶液 。
（4）按如图实验结束后，将乙、丙实验后的剩余物倾倒至一个烧杯中，充分反应。然后将甲实验的剩余物倒入此烧杯，无气泡产生，最后烧杯中的溶液 不可能 （填“可能”或“不可能”）是无色的，乙实验中，反应物为过量的是 CuSO4 。
【答案】（1）有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色；
（2）2Al+3FeSO4＝Al2（SO4）3+3Fe；
（3）将乙试管中的CuSO4溶液，换成稀H2SO4溶液；
（4）不可能；CuSO4。
【分析】（1）依据铁与硫酸铜的反应原理分析；
（2）依据铝与硫酸亚铁反应生成铁与硫酸铝分析；
（3）依据题中试剂分析；
（4）依据乙、丙反应原理，和题中信息分析。
【解答】解：铁与硫酸铜的反应生成铜与硫酸亚铁，则乙实验的现象为有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色；故填：有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色；
（2）铝与硫酸亚铁反应生成铁与硫酸铝，则丙实验中发生反应的化学方程式为2Al+3FeSO4＝Al2（SO4）3+3Fe；故填：2Al+3FeSO4＝Al2（SO4）3+3Fe；
（3）分析实验试剂可知，甲实验说明在金属活动性顺序表中，铜排在氢之后，丙实验说明在金属活动性顺序表中铝排在铁之前，则将乙试管中的CuSO4溶液，换成稀H2SO4溶液，说明在金属活动性顺序表中，铁排在氢之前，所以将乙试管中的CuSO4溶液，换成稀H2SO4溶液可以比较出铁、铝、铜三种金属活动性顺序在活动性顺序表中相对氢的位置；故填：将乙试管中的CuSO4溶液，换成稀H2SO4溶液；
（4）分析乙、丙反应原理可知，乙反应后的物质一定有铜和硫酸亚铁，丙反应后的物质一定有铁和硫酸铝，将乙、丙实验后的剩余物倾倒至一个烧杯中，充分反应。然后将甲实验的剩余物倒入此烧杯，无气泡产生，说明将乙、丙实验后的剩余物充分反应后的固体不含铝和铁，也就是说，乙试管反应后的物质中还有剩余的硫酸铜，无论丙试管反应后的固体是铁还是铝与铁，他们与硫酸铜反应后溶液中的溶质都一定有硫酸亚铁，硫酸亚铁溶液为浅绿色，则最后烧杯中的溶液不可能是无色的，乙实验中，反应为过量的是CuSO4；故填：不可能；CuSO4。
【变式1-3】（2022秋•郴州期末）（1）某研究性学习小组为验证铜、铁、锌三种金属的活动性，进行了如图1所示实验：
研究性学习小组根据气球膨胀的快慢得出的结论是：铁＞锌＞铜，结论与我们学习的知识不符，你认为要使实验成功，除了用砂纸打磨外还应该怎样改正： 把实验C的铁粉换成跟锌片、铜片一样大小的铁片 ，改正后的实验中气球膨胀最快的是 A 。（选填“A、B或C”）
（2）用如图2所示的装置进行实验，验证可燃物燃烧的条件并测定空气中氧气含量（已知白磷的着火点为40℃，红磷的着火点为240℃）。
①验证可燃物燃烧的条件：向Y型管中放入足量红磷和白磷，塞好橡胶塞，关闭弹簧夹。然后将Y型管放入80℃的热水中，观察到红磷不燃烧，白磷燃烧，说明可燃物燃烧的条件之一是 温度达到着火点 ，写出该反应的化学方程式 4P+5O22P2O5 。
②测定空气中氧气含量：已知Y型管的容积是60mL，待白磷熄灭，装置冷却至室温后，打开弹簧夹，会观察到量筒中的水约减少了 12 mL。
【答案】（1）把实验C的铁粉换成跟锌片、铜片一样大小的铁片；A；
（2）①温度达到着火点；4P+5O22P2O5；②12。
【分析】（1）根据铜、铁、锌三种金属中铁粉和酸的接触面积最大，以及锌的金属活动性最强来分析；
（2）①根据可燃物燃烧的条件，以及白磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷来分析；
②根据Y型管的容积，以及氧气约占空气总体积的五分之一来分析。
【解答】解：（1）某研究性学习小组为验证铜、铁、锌三种金属的活动性，进行了如图1所示实验。实验用的液体都是2mL10%的稀硫酸，但固体分别是锌粒、铜粒和铁粉，反应是铁粉和酸的接触面积最大，反应最快，所以研究性学习小组根据气球膨胀的快慢得出的结论是：铁＞锌＞铜，结论与我们学习的知识不符，如果要使实验成功，除了用砂纸打磨外还应该把实验C的铁粉换成跟锌片、铜片一样大小的铁片；改正后的实验中，锌的金属活动性最强，反应最快，则气球膨胀最快的是A。
（2）用如图2所示的装置进行实验，验证可燃物燃烧的条件并测定空气中氧气含量（已知白磷的着火点为40℃，红磷的着火点为240℃）。
①验证可燃物燃烧的条件：向Y型管中放入足量红磷和白磷，塞好橡胶塞，关闭弹簧夹。然后将Y型管放入80℃的热水中，观察到红磷不燃烧，白磷燃烧，说明可燃物燃烧的条件之一是温度达到着火点；该反应是白磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：4P+5O22P2O5。
②测定空气中氧气含量：已知Y型管的容积是60mL，白磷燃烧消耗了Y型管内的氧气，氧气约占空气总体积的五分之一，则待白磷熄灭，装置冷却至室温后，打开弹簧夹，会观察到量筒中的水约减少了60mL×＝12mL。
故答案为：
（1）把实验C的铁粉换成跟锌片、铜片一样大小的铁片；A；
（2）①温度达到着火点；4P+5O22P2O5；②12。
【考点2 探究金属锈蚀的条件】
【典例2-1】（2020•沈河区二模）小红用三根相同的铁钉进行铁制品锈蚀条件的探究（如图），一周后观察现象。下列说法错误的是（ ）
A．该实验说明铁生锈需要与氧气和水同时接触
B．对比甲和丙中出现的现象，可说明铁生锈需要氧气
C．乙中的蒸馏水要事先煮沸，目的是除去水中溶解的氧气
D．若把甲中蒸馏水换成食盐水，则铁钉更容易生锈
【答案】B
【分析】判断铁生锈被氧化需要的条件已经用控制变量法找出铁生锈的具体成因。
【解答】解：A．通过甲、乙、丙三组实验，互相对比会发现，甲中既有水又有氧气，生锈较快；乙中只有水没有氧气，不会生锈；丙中只有氧气没有水，不会生锈；三组实验互相对比可以得出，铁钉生锈需要氧气和水。故A选项正确；
B．对比甲和丙中出现的现象，甲中既有水又有氧气铁钉生锈，丙中只有氧气没有水，铁钉没有生锈，说明铁钉生锈过程中需要水，两组实验对比无法证明铁生锈需要氧气，故B选项错误；
C．因为实验过程中要控制变量，乙的实验目的是要证明铁生锈过程中不能只有水，还需要氧气，因此要控制变量，把乙中的水煮沸，除去溶解在水中的氧气，达到控制变量的目的，故C选项正确；
D．食盐水会加快金属锈蚀的速率，若把甲中的蒸馏水换成食盐水，铁钉会更容易生锈，故D选项正确。
综上所述，故选：B。
【典例2-2】（2022春•泰山区校级期末）小林同学发现铜制眼睛框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称铜绿，主要成分是Cu2（OH）2CO3．
[提出问题]铜在什么条件下锈蚀的？
[猜想]根据铜锈的化学式，猜想铜生锈可能是铜和水、 氧气 、 二氧化碳 共同作用的结果．
[设计与实验]借鉴“铁钉锈蚀条件的探究”实验，小林设计了“铜片锈蚀条件的探究”实验如图所示．
（1）实验较长时间后，发现 B 试管中的光亮铜片最先生锈（填字母编号）．
（2）从优化实验的角度考虑，A实验是多余的，它只考虑了水这个单一条件．C试管中除光亮铜片、蒸馏水外，还有的另外一种物质为 氧气 ．
（3）D试管中除光亮的铜片外，还有的另外两种物质为 氧气 、 二氧化碳 ；从D试管的实验中，获得的结论是 铜在干燥空气中不会生锈 ．
[评价与改进]我认为小林设计的“铜片锈蚀条件的探究”实验不够完善，要得出正确结论，还要补充的一个实验是（可图示） ．
【答案】见试题解答内容
【分析】由铜绿的化学式Cu2（OH）2CO3，得知铜绿由Cu、C、H、O四种元素组成，在此认识基础上对铜生锈的条件进行合理地、大胆地猜测，然后依据猜测，结合“铁钉锈蚀条件的探究”获得的技能，对“铜片锈蚀条件的探究”的设计方案进行评价与改进．本题涉及方案的设计、评价与改进，题目难度较大．
【解答】解：[猜想]由组成铜绿的四种元素，依据质量守恒的思想，其中C元素来自空气中的二氧化碳气体、H元素来自水，而O元素则可能来自二氧化碳、水或者占空气体积分数21%的氧气．故答：氧气、二氧化碳．
（1）图A中上层的油层隔离了空气，其中的铜片也就只与水接触，远远不能满足铜锈蚀条件，因此放置时间再长也不会出现锈蚀；故不选A试管．
图B，试管中有水且敞口放置，其中铜片与水、二氧化碳、氧气都接触，应该是四支试管中最能满足锈蚀条件的，因此应该最先生锈；故选B．
图C，试管内有水和空气，但因管口塞住，不能与外界空气产生气体交换，就会因二氧化碳量不足很难甚至不能出现生锈；故不选C．
图D，试管内因缺少水，不满足铜片锈蚀条件，不会出现生锈现象；故不选D．
（2）C管内是铜、水、少量空气，空气中二氧化碳气体含量很少可忽略其存在，因此可认为铜片只和水、氧气接触；故答：氧气．
（3）猜想铜片生锈应与水、氧气、二氧化碳相关，在探究实验中每只管内只控制一种物质，而D管中明显没有水，因此应设计为充满氧气和二氧化碳的混合气体．故答：氧气、二氧化碳．
[评介与改进]题图所提供的四支试管，A管因只有水而被去除，B管内为二氧化碳、氧气和水，C管内为氧气和水，D管内为二氧化碳和氧气，综合起来就能发现缺少一组对比：铜片与水和二氧化碳接触而无氧气的影响．故设计如图：
【典例2-3】（2022秋•鹤壁期末）某化学小组对钢铁制品锈蚀的条件进行了探究，设计了如图所示的实验，据此回答下列有关问题：
（1）三天后，观察到序号为 ③ 的试管中的铁钉明显生锈。
（2）②中植物油的作用是什么？ 隔绝氧气
（3）对照实验①和③，可知铁锈蚀的条件是什么？ 铁需要与水接触
【答案】（1）③；
（2）隔绝氧气；
（3）铁需要与水接触。
【分析】（1）根据试管①中铁钉只与氧气接触，不生锈，试管②中铁钉只与水接触，不生锈，试管③中铁钉与氧气和水接触，生锈进行分析。
（2）根据②中植物油的作用是隔绝氧气进行分析。
（3）根据试管①中铁钉只与氧气接触，不生锈，试管③中铁钉与氧气和水接触，生锈进行分析。
【解答】解：（1）试管①中铁钉只与氧气接触，不生锈，试管②中铁钉只与水接触，不生锈，试管③中铁钉与氧气和水接触，生锈，故三天后，观察到序号为③的试管中的铁钉明显生锈；
（2）②中植物油的作用是隔绝氧气，防止空气中的氧气溶于水中，影响实验结果；
（3）试管①中铁钉只与氧气接触，不生锈，试管③中铁钉与氧气和水接触，生锈，说明铁生锈需要与水接触。
故答案为：（1）③；
（2）隔绝氧气；
（3）铁需要与水接触。
【变式2-1】（2023•温江区校级模拟）兴趣小组的同学设计了如下实验定量探究铁锈蚀。
【实验一】先检查气密性，将5g铁粉和2g炭粉加入三颈烧瓶，t1时刻加入2mL饱和NaCl溶液后，再将一只装有5mL稀盐酸的注射器插到三颈烧瓶上，采集数据如图1所示。
【实验二】反应结束后，打开弹簧夹，测得常温常压图1右侧针筒最后读数为VmL。
①对比图3中AB段和BC段说明氯化钠溶液是铁锈蚀的催化剂
②t1～t3时刻装置内温度升高是因为铁锈蚀放热，压强变小是因为铁锈蚀消耗了氧气
③t3时刻压强突然变大的原因是注射器内盐酸吸入烧瓶，铁与盐酸反应放出氢气并放出热
④试剂a为蒸馏水，目的是为了吸收稀盐酸挥发出的HCl气体
⑤若t3时三颈烧瓶中剩余物质过滤、洗涤、干燥后得到mg固体，常温常压时氢气密度是dg/mL，则mg固体中铁锈的质量分数为×100%，上述说法中不正确的个数有（ ）
A．1个B．2个C．3个D．4个
【答案】B
【分析】①根据AB段压强减小慢，说明消耗氧气慢，即铁锈蚀慢，而BC段压强减小快，说明消耗氧气快，即铁锈蚀快分析；
②根据铁锈蚀消耗氧气，t2时刻后温度开始降低分析；
③根据t3时刻随着压强减小注射器内盐酸吸入烧瓶，铁与盐酸反应放出氢气并放出热分析；
④根据氢氧化钠溶液能更好吸收稀盐酸挥发出的HCl气体分析；
⑤根据固体中铁锈的质量分数分析。
【解答】解：①图3中AB段压强减小慢，说明消耗氧气慢，即铁锈蚀慢，而BC段压强减小快，说明消耗氧气快，即铁锈蚀快。对比图3中AB段和BC段说明氯化钠溶液加快铁锈蚀，但不是铁锈蚀的催化剂，①不正确；
②t1～t2时刻压强变小，是因为铁锈蚀消耗氧气，t2时刻后温度开始降低，说明铁锈蚀反应停止，不再产生热量，随着热量散失，温度降低，气体收缩压强变小，所以t2～t3时刻因为温度降低，压强变小，②不正确；
③t3时刻随着压强减小注射器内盐酸吸入烧瓶，铁与盐酸反应放出氢气并放出热，所以t3时刻压强突然变大，③正确；
④由于氢氧化钠溶液能更好吸收稀盐酸挥发出的HCl气体，所以试剂a为氢氧化钠溶液，目的是为了吸收稀盐酸挥发出的HCl气体，④不正确；
⑤设铁的质量x，
Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑
56 2
x Vdg
x＝28Vdg
固体中铁锈的质量分数＝×100%，⑤正确。
故选：B。
【变式2-2】（2021•河北模拟）利用如图所示方案进行“探究铁生锈的条件“的实验。实验中观察到甲中铁丝不生锈，乙中铁丝生锈且导管内液面升高。
（1）乙装置中导管内液面升高的原因是 氧气被消耗 。
（2）利用该方案可得出的结论是：铁生锈需要 氧气和水 。
（3）工业上常用稀盐酸除去铁锈，反应的化学方程式为 Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O 。
【答案】（1）氧气被消耗；
（2）氧气和水；
（3）Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O。
【分析】（1）根据铁钉和空气中氧气、水共同作用会发生生锈导致锥形瓶内气压减小进行分析解答；
（2）根据铁钉和空气中氧气、水共同作用会发生生锈进行分析解答；
（3）根据三氧化二铁和稀盐酸生成氯化铁和水分析解答。
【解答】解：（1）铁钉和空气中氧气、水共同作用会发生生锈导致锥形瓶内气压减小，故填：氧气被消耗；
（2）铁钉和空气中氧气、水共同作用会发生生锈，对比图中实验，两图中甲中铁丝只接触氧气没有生锈，乙中既接触氧气也接触水生锈，可以得出铁与氧气、水同时接触会生锈，故填：氧气和水；
（3）三氧化二铁和稀盐酸生成氯化铁和水，反应的化学方程式为：Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O，故填：Fe2O3+6HCl＝2FeCl3+3H2O。
【变式2-3】（2023•揭西县模拟）每年因铁的生锈而造成金属资源的巨大浪费。以下是某化学兴趣小组探究铁锈蚀的条件。
（1）生活中我们经常看到户外铁制栏杆生锈，推测铁的锈蚀与 空气（或氧气） 、 水 有关。
（2）兴趣小组根据推测设计如图所示的实验方案（A～F）。
①实验中使用的水要加热至沸腾，而后迅速冷却，目的是 除去水中溶解的氧气 。
②上图试管 B （填序号）最符合生活中铁制品所处环境，干燥剂的成分是生石灰，生石灰发生反应的化学方程式为 CaO+H2O＝Ca（OH）2 。
③探究铁锈蚀条件最优方案组合是 BEF （填序号）。
（3）兴趣小组讨论后用如图（a装置中铁粉足量）探究空气中某成分的体积含量，食盐的作用是 加快铁生锈 。
【答案】（1）空气（或氧气）；水；
（2）除去水中溶解的氧气；B；CaO+H2O＝Ca（OH）2；BEF；
（3）加快铁生锈。
【分析】（1）根据铁生锈的条件是铁同时和氧气、水接触分析；
（2）①将水加热至沸腾后迅速冷却，能除去水中溶解的氧气；②氧化钙与水反应生成氢氧化钙；③依据铁锈蚀条件，铁与氧气和水接触时会生锈分析解答；
（3）食盐可以加速铁的氧化；据此分析。
【解答】解：（1）铁与氧气和水共同接触时会生锈。
（2）①将水加热至沸腾后迅速冷却，能除去水中溶解的氧气，防止干扰。
②图中B中的铁与氧气和水共同接触，会生锈；
生石灰为氧化钙的俗称，氧化钙与水反应生成氢氧化钙，反应的化学方程式为CaO+H2O＝Ca（OH）2。
③若想探究铁锈蚀条件，由于铁与氧气和水接触时会生锈，则需分别设计铁生锈需要氧气，铁生锈需要水，又由于空气中含有水和氧气，则A中铁仍与水和氧气接触，则若想探究铁生锈与水有关，则应选BE；又由于氧气不易溶于水，但仍有少量氧气溶于水中，F中水上面放少量油，可防止氧气溶于水中，则若想探究铁生锈与氧气有关，则选BF。
（3）铁在盐水中生锈速度会加快，则食盐的作用是加快铁生锈。
故答案为：
（1）空气（或氧气）；水；
（2）除去水中溶解的氧气；B；CaO+H2O＝Ca（OH）2；BEF；
（3）加快铁生锈。
【考点3 碳、一氧化碳、氢气还原氧化铜实验】
【典例3-1】（2022秋•丰南区校级期末）木炭还原氧化铜和一氧化碳还原氧化铜的实验装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．两个实验的反应都属于置换反应
B．两个实验的反应中仅碳元素的化合价发生改变
C．两个实验中都可观察到红色固体变黑
D．两个实验的操作中都要防止液体倒吸
【答案】D
【分析】根据木炭、一氧化碳均具有还原性，均能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，进行分析判断。
【解答】解：A、碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，属于置换反应；一氧化碳和氧化铜在加热条件下生成铜和二氧化碳，该反应的反应物均为化合物，不属于置换反应，故选项说法错误。
B、木炭、一氧化碳均具有还原性，均能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，两个实验的反应中不是仅碳元素的化合价发生改变，铜元素的化合价也发生了改变，故选项说法错误。
C、木炭、一氧化碳均具有还原性，均能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，两个实验中都可观察到黑色固体变红，故选项说法错误。
D、两个实验的操作中都要防止液体倒吸，防止石灰水倒吸入试管或玻璃管中，故选项说法正确。
故选：D。
【典例3-2】（2022秋•安定区校级期末）（1）图中A、B两处的实验现象是：
A处 黑色粉末逐渐变成红色 ，
B处 澄清的石灰水变浑浊 ．
（2）一氧化碳还原氧化铜的化学方程式是 CO+CuOCu+CO2 ，该反应说明一氧化碳具有 还原 性．在B处反应的方程式 CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O ．
（3）该装置中存在的主要问题是 没有对尾气进行处理 ，改进的具体方法 用酒精灯点燃尾气 ．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）黑色的氧化铜受热时逐渐变成红色，二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊；
（2）氧化铜和一氧化碳反应能生成铜和二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应能生成碳酸钙和水；
（3）一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境．
【解答】解：
（1）A处的实验现象是：黑色粉末逐渐变成红色；B处的实验现象是：澄清的石灰水变浑浊．故填：黑色粉末逐渐变成红色；澄清的石灰水变浑浊．
（2）一氧化碳还原氧化铜的化学方程式是：CO+CuOCu+CO2．
该反应说明一氧化碳具有还原性．故填：还原．
在B处反应的化学方程式为：CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+H2O．
（3）该装置中存在的主要问题是没有对尾气进行处理，改进的具体方法是用酒精灯点燃尾气．故填：没有对尾气进行处理； 用酒精灯点燃尾气．
【典例3-3】（2022秋•静安区期末）如图是初中化学中两个重要实验，请根据所学知识作答。
①图1实验：加热前的是操作是 先通入一氧化碳 ，目的是 排尽装置内的空气，防止爆炸 ，该装置设计的不足之处是 无尾气处理装置 。
②图2实验：实验过程中观察到的现象是 C中黑色固体变成红色，D中澄清石灰水变浑浊 ，发生反应的化学方程是 2CuO+C2Cu+CO2↑ 。
③对图1、2实验的分析正确的是 ac （填编号）。
a．碳和一氧化碳都具有还原性
b．图2C中试管口略向下倾斜是因为反应中有水生成
c．防止液体倒流，都要先将导管移出石灰水，再熄灭酒精灯或喷灯
d.相同质量的氧化铜完全反应后，生成相同质量的二氧化碳
【答案】①先通入一氧化碳；排尽装置内的空气，防止爆炸；无尾气处理装置；
②C中黑色固体变成红色，D中澄清石灰水变浑浊；2CuO+C2Cu+CO2↑；
③ac。
【分析】①由于一氧化碳具有可燃性，与空气混合受热可能发生爆炸，据此分析加热前需要进行的操作；一氧化碳有毒，污染空气，据此分析实验装置的不足；
②碳与氧化铜高温下反应生成铜和二氧化碳，据此写出实验现象和反应发生的化学方程式；
③图1中的反应：CuO+COCu+CO2；图2中的反应：2CuO+C2Cu+CO2↑；碳、一氧化碳夺取了氧化铜中的氧元素，发生了氧化反应，具有还原性，结合以上分析并实验操作注意事项进行回答。
【解答】解：①由于一氧化碳具有可燃性，与空气混合受热可能发生爆炸；图1实验：加热前的是操作是先通入一氧化碳；排尽装置内的空气，防止爆炸；由于一氧化碳有毒，污染空气，该装置设计的不足之处是无尾气处理装置；
②碳与氧化铜高温下反应生成铜和二氧化碳，因此可以观察到C中黑色固体变成红色，D中澄清石灰水变浑浊；发生反应的化学方程是2CuO+C2Cu+CO2↑；
③a．图1中的反应：CuO+COCu+CO2；一氧化碳夺取了氧化铜中氧元素，发生了氧化反应，具有还原性；图2中的反应：2CuO+C2Cu+CO2↑；碳夺取了氧化铜中的氧元素，发生了氧化反应，具有还原性，故正确；
b．给试管内的固体加热，试管口均需要向下倾斜，防止冷凝水倒流到热的试管而使试管炸裂；图2反应中，没有水生成，但C中试管口也应略向下倾斜，故错误；c．为防止液体倒流，都要先将导管移出石灰水，再熄灭酒精灯或喷灯，故正确；
d.图1中的反应：CuO+COCu+CO2；图2中的反应：2CuO+C2Cu+CO2↑；根据两个反应方程式可知，相同质量的氧化铜完全反应后，生成二氧化碳的质量不相等，故错误；
故选ac。
故答案为：
①先通入一氧化碳；排尽装置内的空气，防止爆炸；无尾气处理装置；
②C中黑色固体变成红色，D中澄清石灰水变浑浊；2CuO+C2Cu+CO2↑；
③ac。
【变式3-1】（2021秋•新邵县期末）木炭、一氧化碳在一定条件下都能与CuO发生反应，下列叙述正确的是（ ）
A．反应都必须在高温的条件下才能进行
B．反应前后C、Cu、O三种元素的化合价都发生了变化
C．反应中固体减少的质量一定等于生成CO2的质量
D．反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应
【答案】D
【分析】A、根据反应的条件分析；
B、根据化合价原则分析判断；
C、根据质量守恒定律分析；
D、根据氧化反应分析。
【解答】解：A、加热时氧化铜和一氧化碳反应生成铜和二氧化碳，高温条件下氧化铜和碳反应生成铜和二氧化碳，该选项说法不正确；
B、由化合价原则可知，反应前后C、Cu两种元素的化合价都发生了变化，氧元素的化合价没有发生变化，故选项说法不正确；
C、根据质量守恒定律可知，若是一氧化碳还原氧化铜，反应中固体减少的质量是氧化铜中氧元素的质量，一定小于生成CO2的质量；若是木炭还原氧化铜，固体减少的质量是氧化铜中氧元素的质量和参加反应的木炭的质量，等于生成的二氧化碳的质量，故选项说法不正确；
D、反应中C、CO都得到氧，发生氧化反应，故选项说法正确。
故选：D。
【变式3-2】（2021秋•围场县月考）如图中的甲、乙分别是木炭与一氧化碳还原氧化铜的实验装置图，请回答下列问题：
（1）甲、乙中观察到的共同的实验
现象是① 黑色固体变成光亮的红色 ；② 澄清的石灰水变浑浊 。
（2）实验说明木炭与一氧化碳都具有 还原 性；与一氧化碳不同，木炭还原氧化铜需要能产生更高
温度的酒精喷灯，这说明木炭与一氧化碳相比较， 一氧化碳或CO 的这一性质较强。
（3）乙中的尾气不能直接排放到空气中，需要处理。你认为比较好的处理方法为： 用导气管导引到酒精灯火焰处燃烧 。
【答案】（1）黑色固体变成光亮的红色；澄清的石灰水变浑浊；
（2）还原；一氧化碳或CO；
（3）用导气管导引到酒精灯火焰处燃烧。
【分析】（1）根据木炭在高温下与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，一氧化碳在加加热条件下与氧化铜反应生成铜和二氧化碳进行分析；
（2）根据反应中木炭和一氧化碳都夺走了氧化铜中的氧元素，使氧化铜被还原及反应所需条件进行分析；
（3）根据一氧化碳有毒且具有可燃性进行分析。
【解答】解：（1）根据木炭在高温下与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，一氧化碳在加加热条件下与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，根据题意，氧化铜是黑色的，铜是红色的，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故实验共同的现象是：黑色固体变成光亮的红色；澄清的石灰水变浑浊；故答案为：黑色固体变成光亮的红色；澄清的石灰水变浑浊；
（2）反应中木炭和一氧化碳都夺走了氧化铜中的氧元素，使氧化铜被还原，故说明二者都具有还原性；一氧化碳不同，木炭还原氧化铜需要能产生更高温度的酒精喷灯，这说明一氧化碳更容易与氧化铜反应使其被还原，故说明还原性较强的是一氧化碳，故答案为：还原；一氧化碳或CO；
（3）由于一氧化碳有毒，乙中的尾气不能直接排放到空气中，一氧化碳能够燃烧生成无毒的二氧化碳，故处理尾气比较好的方法是：用导气管导引到酒精灯火焰处燃烧；故答案为：用导气管导引到酒精灯火焰处燃烧。
【变式3-4】（2022秋•明山区校级月考）如图是还原氧化铜的两个实验装置图。
（1）实验A结束后，如果先熄灭酒精灯，可能会造成 试管炸裂 的后果。
（2）实验B反应中玻璃管内可以看到的现象是 黑色固体变为红色 。
（3）实验装置B的一个明显的缺陷是 缺少一个尾气处理装置 。
（4）两个实验结束后，固体减少的质量为生成的二氧化碳气体质量的是 A （填字母序号）。
【答案】（1）试管炸裂；
（2）黑色固体变为红色；
（3）缺少一个尾气处理装置；
（4）A。
【分析】高温下，木炭与氧化铜反应得到铜和二氧化碳，产生的二氧化碳能够使澄清的石灰水变浑浊；一氧化碳与氧化铜加热反应生成铜和二氧化碳，一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，需要进行尾气处理，据以上分析解答。
【解答】解：（1）实验A结束后，如果先熄灭酒精灯，使试管内压强减小，石灰水会倒流入试管，使试管炸裂；
（2）氧化铜为黑色固体，铜为红色固体；一氧化碳与氧化铜加热反应生成铜和二氧化碳，实验B反应中玻璃管内可以看到的现象是黑色固体变为红色；
（3）一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，实验装置B的一个明显的缺陷是缺少一个尾气处理装置；
（4）装置A中发生的反应为：C+2CuO2Cu+CO2↑；装置B中发生的反应为CO+CuOCO2+Cu；根据质量守恒定律可知，装置A中发生的反应中，反应物均为固体，反应后只有二氧化碳为气体，铜为固体，因此固体减少的质量为生成的二氧化碳气体质量的是A；而装置B中反应前有一氧化碳气体，反应后有二氧化碳气体，固体减少的质量为氧化铜中氧元素质量；
故答案为：
（1）试管炸裂；
（2）黑色固体变为红色；
（3）缺少一个尾气处理装置；
（4）A。
1．如图所示，在盛水的试管中放一根洁净的铁钉，用带U型管的胶塞塞紧，U型管内液面处于同一高度，数天后观察U型管内的水面（ ）
A．a比b高
B．b比a高
C．一样高
D．U型管中的水从b管中全部溢出
【答案】A
【分析】钢铁生锈的条件是钢铁与氧气和水同时接触。酸性溶液、碱性溶液、盐溶液能促进金属生锈。
【解答】解：铁钉与水和氧气充分接触，容易生锈。铁钉生锈时消耗了试管中的氧气，从而使得试管内的气体压强减小，在外界大气压的作用下，使得U型管内液面a处液面上升，b处液面下降。
故选：A。
2．（2023•砀山县二模）兴趣小组同学用如图所示的“W”形玻璃管进行微型实验。下列说法正确的是（ ）
A．a处红色粉末变黑
B．a处的反应属于置换反应
C．b处的现象为紫色石蕊溶液变红
D．该实验体现了CO的可燃性
【答案】C
【分析】根据一氧化碳具有还原性，能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，结合实验步骤、注意事项等，进行分析判断。
【解答】解：A、一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，固体由黑色变成红色，故选项说法错误。
B、a处一氧化碳和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，一氧化碳和氧化铜均是化合物，不属于置换反应，故选项说法错误。
C、b处二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊溶液变红色，故选项说法正确。
D、实验利用一氧化碳还原氧化铜，体现了一氧化碳的还原性，故选项说法错误。
故选：C。
3．（2022秋•江北区校级期末）六单元学习后，小桓同学发现CO、C都能与CuO发生反应，并做了如下总结，其中正确的是（ ）
A．反应条件相同
B．反应中都有黑色固体生成
C．反应类型都为置换反应
D．反应中CO和C都作还原剂
【答案】D
【分析】根据CO、C均具有还原性，均能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，进行分析判断。
【解答】解：A、CO与CuO发生反应的条件是加热，C与CuO发生反应的条件是高温，故选项说法错误。
B、CO、C与CuO发生反应都有铜生成，铜是紫红色的，反应中都有紫红色固体生成，故选项说法错误。
C、CO与CuO的反应中，反应物是两种化合物，生成物是一种单质和一种化合物，不属于置换反应；C与CuO的反应中，反应物是一种单质和一种化合物，生成物是另一种单质和另一种化合物，属于置换反应，故选项说法错误。
D、CO、C与CuO的反应中，CO、C都能使氧化铜还原成铜，都具有还原性，都是还原剂，故选项说法正确。
故选：D。
4．（2022秋•商南县期末）下面描述是某种常见金属的部分性质：银白色有金属光泽、密度是2.7g/cm3、将该金属投入稀盐酸中，可产生大量的无色气体。根据上述信息回答以下问题：请自选试剂，设计实验探究该金属与铁的活动性强弱，并完成下表：
【答案】
【分析】根据比较该金属与铁的活动性强弱可以利用金属与盐溶液反应来验证。
【解答】解：因要比较该金属与铁的活动性强弱，所以我们可用该金属与铁的亚铁盐溶液来反应，验证活动性的强弱，将金属放入硫酸亚铁溶液，若金属表面有黑色物质析出，表明该金属的活动性比铁强。
故答案为：
5．（2020秋•雨花区期末）某化学兴趣小组进行铁生锈的实验探究活动。
（1）该兴趣小组将洁净无锈的铁钉分别置于如图所示装置中，经过一段时间观察， A （填装置序号）装置中出现了明显的锈迹。他们的结论是：铁生锈的过程，实际上是铁与空气中的 水和氧气 发生反应的过程。
（2）根据铁生锈的条件，要防止铁制品生锈可采取的方法有 刷漆（或涂油、保持表面洁净干燥、镀金属等） （写一种）。
【答案】（1）水和氧气。
（2）刷漆（或涂油、保持表面洁净干燥、镀金属等）。
【分析】铁与水和氧气同时接触时容易生锈，因此隔绝水和氧气可以防止铁制品生锈。
【解答】解：（1）经过一段时间观察，A装置中，铁与水和氧气同时接触，出现了明显的锈迹，B中铁与氧气隔绝，不能生锈，C中铁与水隔绝，不能生锈，他们的结论是：铁生锈的过程，实际上是铁与空气中的水和氧气发生反应的过程。
故填：水和氧气。
（2）根据铁生锈的条件，要防止铁制品生锈可采取的方法有刷漆涂油、保持表面洁净干燥、镀金属等。
故填：刷漆（或涂油、保持表面洁净干燥、镀金属等）。
6．（2021秋•金华期中）在自然界里大多数金属是以化合物的形式存在的．常用的金属冶炼是通过氢气、一氧化碳、碳粉与金属氧化物在高温下反应来实现的．小明在实验室里做氢气还原氧化铜的实验，请回答以下有关问题：
（1）下面是该实验的四个步骤，正确的操作顺序是 BADC ．
A．加热 B．通入氢气 C．停止通入氢气 D．停止加热
（2）如图是实验室用氢气还原氧化铜实验的示意图．试管口向下倾斜是为了 防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂 ．
（3）实验结束后，小明在用水清洗试管时发现试管底部附着的一层红色物质很难洗掉，请你帮他解决这个问题 先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗 ．
【答案】见试题解答内容
【分析】根据氢气还原氧化铜的实验步骤及注意的事项分析有关的问题；氢气还原氧化铜生成了铜，根据铜的性质分析除去的方法．
【解答】解：（1）氢气是一种可燃性的气体，与空气的混合气体在点燃时易发生爆炸．所以，实验开始时，应先通入氢气，排净试管中的空气后再加热；为了防止还原出的热的铜能与空气中的氧气反应重新被氧化，反应完成后，应继续通入氢气，直到试管冷却为止．所以，实验的顺序是：BADC．
（2）氢气还原氧化铜有水生成，试管口向下倾斜是为了：防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂．
（3）氢气还原氧化铜生成了铜．由于铜不溶于水，不与盐酸、硫酸等反应，所以，试管底部附着的一层红色物质很难洗掉．但铜能与氧气反应生成了氧化铜，氧化铜能与盐酸等反应生了可溶性的氯化铜．所以，除去试管内红色物质的方法是：先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗．
故答案为：（1）BADC；（2）防止冷凝水流入试管底部，使试管破裂．（3）先把空试管加热至红色物质变黑，冷却后再加入稀硫酸，微热，然后用水冲洗．
7．（2023•沂源县一模）学习合金知识后，知道了不锈钢中含有金属铬。某同学想：铬与常见铁、铜相比，其金属活动性强弱如何呢？于是，和同学们一起进行了以下探究。
【查阅资料】①铬是银白色有光泽的金属，在空气中，像铝一样，其表面能产生致密的氧化膜；②能与稀硫酸反应，生成硫酸亚铬（CrSO4）。
【作出猜想】猜想①Cr＞Fe＞Cu；猜想②Fe＞Cu＞Cr；猜想③ Fe＞Cr＞Cu 。
【设计与实验】①张明同学取大小相等的铁、铜、铬三种金属片，未经打磨就分别放入等量等浓度的稀硫酸中，记录如表：
②李红同学也取大小相等的铁、铜、铬三种金属片，先用砂纸打磨后再分别放入等质量等浓度的稀硫酸中，记录如表：
【讨论交流】为什么张明和李红两个同学记录的铬与稀硫酸反应开始的现象截然不同？原因是 铬能和氧气反应生成致密的氧化膜 。
【实验验证】为了进一步确认铁、铜、铬三种金属的活动性强弱，刘斌同学将打磨过的两块铁片分别放入硫酸亚铬（CrSO4）溶液和硫酸铜溶液中，观察到在硫酸亚铬溶液中无明显现象，而在硫酸铜溶液中有明显的现象是 析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色 ，其反应的化学方程式是 Fe+CuSO4═FeSO4+Cu 。
【拓展迁移】写出铬与稀硫酸反应，生成CrSO4的化学反应方程式 Cr+H2SO4═CrSO4+H2↑ 。
【拓展应用】向硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入一定量的铬，反应停止后过滤，得到滤渣和滤液。向滤渣中滴加稀盐酸，无气泡产生，则滤液中一定含有 硫酸亚铬、硫酸亚铁 。
【答案】【作出猜想】Fe＞Cr＞Cu。
【设计与实验】Cr＞Fe＞Cu。
【讨论交流】铬能和氧气反应生成致密的氧化膜。
【实验验证】析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色；Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
【拓展迁移】Cr+H2SO4═CrSO4+H2↑。
【拓展应用】硫酸亚铬、硫酸亚铁。
【分析】金属活动性顺序中，排在氢前面的金属，能和稀盐酸或稀硫酸反应生成盐和氢气，排在前面的金属，能把排在后面的金属从它的盐溶液中置换出来，并且金属越活泼，越容易和盐反应。
【解答】解：【作出猜想】猜想①Cr＞Fe＞Cu；猜想②Fe＞Cu＞Cr；猜想③Fe＞Cr＞Cu。
故答案为：Fe＞Cr＞Cu。
【设计与实验】
故答案为：Cr＞Fe＞Cu。
【讨论交流】张明和李红两个同学记录的铬与稀硫酸反应开始的现象截然不同，原因是铬能和氧气反应生成致密的氧化膜。
故答案为：铬能和氧气反应生成致密的氧化膜。
【实验验证】在硫酸铜溶液中有明显的现象是析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色，是因为铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，其反应的化学方程式是Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
故答案为：析出红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色；Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
【拓展迁移】铬与稀硫酸反应，生成氢气和CrSO4的化学反应方程式是Cr+H2SO4═CrSO4+H2↑。
故答案为：Cr+H2SO4═CrSO4+H2↑。
【拓展应用】向硫酸亚铁和硫酸铜的混合溶液中加入一定量的铬，铬先和硫酸铜反应生成硫酸亚铬和铜，后和硫酸亚铁反应生成硫酸亚铬和铁，反应停止后过滤，得到滤渣和滤液。向滤渣中滴加稀盐酸，无气泡产生，说明滤渣中不含有铁，则滤液中一定含有反应生成的硫酸亚铬和没有反应的硫酸亚铁。
故答案为：硫酸亚铬、硫酸亚铁。
8．（2023•白云区二模）学习小组对蒸汽眼罩（结构成分为铁粉、活性炭、吸水树脂、食用盐水、无纺布、蛭石等）展开项目化学习，设计了以下项目任务：
【任务一】：证明蒸汽眼罩的粉末中含有铁粉
（1）小组同学将某品牌“蒸汽眼罩”内的粉末处理后，得到黑色粉末。用 药匙 （填仪器名称）取少量黑色粉末置于试管中，加入稀盐酸，观察到有气泡产生，静置较长时间后溶液为浅绿色。该反应的化学方程式为 Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑ 。
【任务二】：研究蒸汽眼罩打开后能迅速升温的原因
（2）小组同学查阅资料发现，蒸汽眼罩的热量来源于铁粉生锈，铁生锈是缓慢氧化，蒸汽眼罩内的粉末在使用后变为红棕色，其主要成分是 Fe2O3 （填化学式）。
（3）为研究铁粉生锈快慢的影响因素，小组同学设计了如下表所示的3组实验进行比对，请完善表格中的实验内容。
实验中，温度随时间变化的图像如图所示，从图像可以看出： 活性炭 （填名称）和 氯化钠 （填名称）共同作用加快了铁生锈，短时间内迅速升温，使吸水树脂中的水分蒸发为水蒸气。
【任务三】：比较自制、市售蒸汽眼罩的发热差异
（4）取7g铁粉和2.5g活性炭于无纺布袋中，滴加15滴蒸馏水和10滴溶质质量分数为20%的浓盐水，混合均匀制得自制蒸汽眼罩，测得自制及市售蒸汽眼罩发热情况如图所示。市售蒸汽眼罩能持续放热并保温的原因是 铁生锈放热 和 蛭石保温 。
【答案】（1）药匙；Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑；
（2）Fe2O3；
（3）4；2；活性炭；氯化钠；
（4）铁生锈放热；蛭石保温。
【分析】（1）根据铁和稀盐酸生成氯化亚铁和氢气，反应符合一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物进行分析；
（2）根据铁与氧气和水共同作用生成氧化铁，蒸汽眼罩内的粉末在使用后变为红棕色，其主要成分是氧化铁进行分析；
（3）根据研究铁粉生锈快慢的影响因素，需要控制变量，则铁粉的质量需要相同，活性炭的质量需要相同进行分析；
（4）根据市售蒸汽眼罩能持续放热并保温的原因是铁生锈放热和蛭石保温进行分析。
【解答】解：（1）将某品牌“蒸汽眼罩”内的粉末处理后，得到黑色粉末，粉末状固体用药匙取用，则用药匙取少量黑色粉末置于试管中，加入稀盐酸，观察到有气泡产生，静置较长时间后溶液为浅绿色，反应为铁和稀盐酸生成氯化亚铁和氢气，则该反应的化学方程式为Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑；
（2）蒸汽眼罩的热量来源于铁粉生锈，铁与氧气和水共同作用生成氧化铁，则铁生锈是缓慢氧化，蒸汽眼罩内的粉末在使用后变为红棕色，其主要成分是氧化铁，化学式为Fe2O3。
（3）为研究铁粉生锈快慢的影响因素，需要控制变量，则铁粉的质量需要相同，活性炭的质量需要相同。
实验1和实验2温度基本不变，实验3温度变化较大，说明活性炭和氯化钠共同作用使铁生锈加快，则实验中，温度随时间变化的图像如图所示，从图像可以看出：活性炭和氯化钠共同作用加快了铁生锈，短时间内迅速升温，使吸水树脂中的水分蒸发为水蒸气。
（4）蒸汽眼罩（结构成分为铁粉、活性炭、吸水树脂、食用盐水、无纺布、蛭石等），市售蒸汽眼罩能持续放热并保温的原因是铁生锈放热和蛭石保温。
故答案为：（1）药匙；Fe+2HCl＝FeCl2+H2↑；
（2）Fe2O3；
（3）4；2；活性炭；氯化钠；
（4）铁生锈放热；蛭石保温。
9．（2022•湘潭县校级模拟）小聪同学家新换了水龙头，从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬。好奇的小聪想探究铬（Cr）与常见金属铁、铜的活动性强弱，邀请你一同参加。
【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 。
【查阅资料】
（1）铬是银白色有光泽的金属，在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜。
（2）铬能与稀硫酸反应，生成蓝色的硫酸亚铬（CrSO4）溶液。
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片，用砂纸打磨光亮；再取三支试管，分别放入等量的同种稀硫酸。
【结论与解释】
（1）小聪得到的结论是猜想 1 正确。
（2）实验前用砂纸打磨金属片的目的是 除去金属表面的氧化膜，利于反应 。
【知识运用】
将铬片投入FeSO4溶液中，反应 能 （填“能”或“不能”）进行。若能进行，请你写出反应的化学方程式 Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4 。
【答案】见试题解答内容
【分析】【作出猜想】根据三种金属的活动性顺序进行猜想；
【设计实验】根据铜的活动性顺序位于氢的后面分析现象；
【结论与解释】（1）根据实验的现象得出结论；
（2）根据金属的表面常有一层金属氧化物会影响金属和溶液反应分析；
【知识运用】根据在金属活动性顺序中，位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来分析并写出反应的方程式。
【解答】解：【作出猜想】三种金属的活动性顺序可能存在三种情况：猜想1为Cr＞Fe＞Cu；猜想2为Fe＞Cu＞Cr，所以猜想3答案：Fe＞Cr＞Cu；
【设计实验】因为铜的活动性顺序位于氢的后面，因此不能和酸反应，表现为无现象；
【结论与解释】（1）试管1中实验现象铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色，可知金属铁在金属活动顺序中排在氢前，根据铬片表面产生气泡较快，溶液变为蓝色，从而得出铬也排在氢前且铬比铁活泼，因为铜不能和稀硫酸反应生成氢气，可知铜排在氢的后面，所以猜想1，Cr＞Fe＞Cu正确；
（2）因为金属的表面常有一层金属氧化物会影响金属和溶液的反应，因此实验前用砂纸打磨金属片的目的是除去金属表面的氧化膜，利于反应；
【知识运用】因为金属铬比铁活泼强，故铬能和硫酸亚铁反应生成硫酸铬和铁，反应的方程式为：Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4；
故答案为：【作出猜想】Fe＞Cr＞Cu；
【设计实验】无明显现象；
【结论与解释】（1）1；
（2）除去金属表面的氧化膜，利于反应；
【知识运用】能； Cr+FeSO4＝Fe+CrSO4。
10．（2022春•襄都区校级月考）某化学兴趣小组对金属的性质做了如下探究，请你填写空格：
（1）用如图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）：
①试管A发生的现象，试管B无现象说明铁的锈蚀与 氧气 有关。
②试管D和E实验的目的是进一步探究铁在 盐、酸 的环境中是否更容易锈蚀。
③为防止金属锈蚀，可采用 涂油 措施。
（2）某同学向分别盛有等质量的铁粉和锌粒的试管中，倒入等质量、等溶质质量分数的稀硫酸，以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断两种金属的活动性强弱。有的同学认为这种方案不够合理，理由是 颗粒大小不同，接触面不同反应速率不同 ，你设计的方案是 锌加入硫酸亚铁溶液（合理答案均可） 。
【答案】（1）①氧气；
②盐、酸；
③涂油；
（2）颗粒大小不同，接触面不同反应速率不同；锌加入硫酸亚铁溶液（合理答案均可）。
【分析】（1）①根据试管A与B中发生的现象分析；
②根据试管D和E分析；
③根据防止金属锈蚀措施分析；
（2）根据控制变量法，探究两种金属的活动性，可以将其中一种金属放入另一种金属的盐溶液中分析。
【解答】解：（1）①试管A中铁钉与氧气、水接触，生锈，B中铁钉只与水接触，不生锈，因此试管A发生的现象，试管B无现象说明铁的锈蚀与氧气有关；故答案为：氧气；
②试管D将铁钉放在盐水中，E将铁钉放在食醋中，因此试管D和E实验的目的是进一步探究铁在盐、酸的环境中是否更容易锈蚀；故答案为：盐、酸；
③铁生锈是与空气中的氧气和水接触生锈，因此为防止金属锈蚀，可采用涂油（合理即可）措施。故答案为：涂油；
（2）判断金属活动性时除了金属的种类不同外，其他的都应该相同，但是题中的实验方案颗粒大小不同，因为颗粒大小不同，接触面不同反应速率不同，要探究两种金属的活动性，可以将其中一种金属放入另一种金属的盐溶液中，可以采用的方案是锌加入硫酸亚铁溶液（合理即可）。故答案为：颗粒大小不同，接触面不同反应速率不同；锌加入硫酸亚铁溶液（合理答案均可）。
11．（2022•衢州模拟）为探究某物质X对钢铁在潮湿环境下的腐蚀的影响作用，某同学进行了如下实验：
①选择6个容量相同的烧瓶，分别编号为1～6，加入规格、质量相同的铁丝；
②向1～3号瓶中放入2mL清水，向4～6号瓶中放入2mL10%X的水溶液，将铁丝润湿；
③塞上带有导管的塞子，将导管末端浸入盛有水的烧杯中，记录导管内液面的初始位置（如图所示）；
④放在室温环境下，每隔一小时测量一次，周期为3小时，记录数据。
结果如表所示：表放置过程中导管内液面上升情况（单位：cm）
（1）6号瓶的数据明显与4、5号瓶不同，可能原因是 装置漏气（或装置气密性差） 。
（2）通过本实验，可初步得出的结论是 在潮湿环境下物质X会加速钢铁的腐蚀 。
（3）该项探究的设计是否存在不足？如何改进？ 存在不足，增设3组相同，3个烧瓶中均加入2mL10%X的水溶液，作为对比实验
【答案】（1）装置漏气（或装置气密性差）；
（2）在潮湿环境下物质X会加速钢铁的腐蚀；
（3）存在不足，增设3组相同，3个烧瓶中均加入2mL10%X的水溶液，作为对比实验。
【分析】根据表格数据，结合题干信息分析。
【解答】解：（1）6号瓶的数据明显与4、5号瓶不同，导管内液面没有上升，可能原因是装置漏气（或装置气密性差）。
（2）通过本实验，可初步得出的结论是：在潮湿环境下物质X会加速钢铁的腐蚀。
（3）该项探究的设计存在不足，改进为：增设3组相同，3个烧瓶中均加入2mL10%X的水溶液，作为对比实验。
故答案为：
（1）装置漏气（或装置气密性差）；
（2）在潮湿环境下物质X会加速钢铁的腐蚀；
（3）存在不足，增设3组相同，3个烧瓶中均加入2mL10%X的水溶液，作为对比实验。
12．（2022•永嘉县模拟）氢气具有还原性，能在加热条件下与CuO发生反应：H2+CuO═Cu+H2O．某同学为了验证氢气还原氧化铜的产物，设计了如下由A、B、C三部分组成的实验装置．
（1）实验中，用锌粒和稀硫酸反应制取氢气．实验开始前需要先检验氢气的纯度，然后应先通一段时间氢气，再加热氧化铜进行反应，其主要目的是 排净试管中的空气，防止加热时发生爆炸 ；
（2）能确认反应生成水的实验现象是 无水硫酸铜变蓝 ；
（3）上述实验装置还存在不足之处，为了达到实验目的，使根据现象得出的结论更严格更科学，请你提出修改意见： 在AB之间放一个干燥装置 ．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）根据氢气具有可燃性，点燃氢气与空气的混合物容易发生爆炸；
（2）白色的无水硫酸铜遇到水会变蓝色；
（3）制备的氢气中可能混有水蒸气．
【解答】解：（1）氢气具有可燃性，点燃或加热氢气与空气的混合物容易发生爆炸，所以先通一段时间氢气，是赶尽装置中的空气，防止爆炸．故填：排净试管中的空气，防止加热时发生爆炸；
（2）白色的无水硫酸铜遇到水会变蓝色，故填：无水硫酸铜变蓝；
（3）制取的氢气中会混有水蒸气，为了防止对实验结果的干扰，应在AB之间防止一个干燥装置，故填：在AB之间放一个干燥装置．操作
现象
分析及结论
在锰片中滴加适量的稀硫酸
锰片表面冒气泡产生
锰是氢（H）前的金属，反应的化学方程式是 Mn+H2SO4＝MnSO4+H2↑
在铬片和锰片中分别滴加硫酸铝溶液
铬片表面有固体析出，溶液变绿色，锰片表面没有明显变化
反应的化学方程式是 3Cr+Al2（SO4）3＝3CrSO4+2Al 。铬、锰、铝的金属活动性由强到弱的顺序是 铬＞铝＞锰 。
在锰片中滴加ZnSO4溶液
锰片表面没有明显变化
锰的位置在 ③ （填“①”“②”“③”“④”）
你的一种猜想
验证方法
现象
结论
该金属的活动性比铁强
将金属放入硫酸亚铁溶液
金属表面有黑色物质析出
该金属的活动性比铁强
你的一种猜想
验证方法
现象
结论
该金属的活动性比铁强
将金属放入硫酸亚铁溶液
金属表面有黑色物质析出
该金属的活动性比铁强
你的一种猜想
验证方法
现象
结论
该金属的活动性比铁强
将金属放入硫酸亚铁溶液
金属表面有黑色物质析出
该金属的活动性比铁强
实验操作
铁片放在稀硫酸中
铜片放在稀硫酸中
铬片放在稀硫酸中
开始的现象
有少量气泡产生
无气泡
无气泡
结论
金属活动性强弱：Fe＞Cu、Fe＞Cr
实验操作
铁片放在稀硫酸中呈黄色
铜片放在稀硫酸中
铬片放在稀硫酸中
开始的现象
产生少量气泡
无气泡
产生大量气泡
结论
金属活动性强弱： Cr ＞ Fe ＞ Cu （填元素符号）
实验操作
铁片放在稀硫酸中呈黄色
铜片放在稀硫酸中
铬片放在稀硫酸中
开始的现象
产生少量气泡（能和稀硫酸反应，反应速率较慢）
无气泡（不能和稀硫酸反应）
产生大量气泡（能和稀硫酸反应，反应速率较快）
结论
金属活动性强弱：Cr＞Fe＞Cu
实验
药品
实验1
4g铁粉、2mL水、2g氯化钠
实验2
4 g铁粉、2mL水、2g活性炭
实验3
4g铁粉、2mL水、 2 g活性炭、2g氯化钠
实验
药品
实验1
4g铁粉、2mL水、2g氯化钠
实验2
4g铁粉、2mL水、2g活性炭
实验3
4g铁粉、2mL水、2g活性炭、2g氯化钠
实验
试管1
试管2
试管3
实验操作
实验现象
铁片表面产生气泡较慢，溶液变为浅绿色
铬片表面产生气泡较快，溶液变成为蓝色
无明显现象
时间（小时）
1号瓶
2号瓶
3号瓶
4号瓶
5号瓶
6号瓶
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0.1
0
1.2
1.4
0
2
0.8
0.7
0.9
5.6
5.7
0.1
3
3.5
3.2
3.7
9.8
10.0
0.1