18 (6分)某学习小组同学探究铁钉锈蚀的条件时做了如图所示的实验。
(1) 一段时间后,实验①中铁钉锈蚀最严重的部位是
(2) 上述实验能证明铁钉锈蚀与
(3) 用稀盐酸或稀硫酸清除上述实验后锈蚀铁钉表面的铁锈时,发生反应的化学方程式为
(写一个即可)。(资料:用稀盐酸时生成氯化铁和水,用稀硫酸时生成硫酸铁和水)
(1) 一段时间后,实验①中铁钉锈蚀最严重的部位是
b
(填“a”“b”或“c”)。(2) 上述实验能证明铁钉锈蚀与
氧气、水
有关。(3) 用稀盐酸或稀硫酸清除上述实验后锈蚀铁钉表面的铁锈时,发生反应的化学方程式为
$\ce{Fe_{2}O_{3} +6HCl\xlongequal{\;\;}2FeCl_{3} +3H_{2}O}$[或$\ce{Fe_{2}O_{3} +3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Fe_{2}(SO_{4})_{3} +3H_{2}O}$]
(写一个即可)。(资料:用稀盐酸时生成氯化铁和水,用稀硫酸时生成硫酸铁和水)
答案：18. (1) b (2) 氧气、水 (3) $\ce{Fe_{2}O_{3} +6HCl\xlongequal{\;\;}2FeCl_{3} +3H_{2}O}$[或$\ce{Fe_{2}O_{3} +3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Fe_{2}(SO_{4})_{3} +3H_{2}O}$]
解析：
【分析】
要解决这道题，需先明确铁锈蚀的条件是铁与氧气和水同时接触，再结合实验中各部位的物质接触情况、实验变量的对比分析，以及酸与铁锈的反应规律来解答。首先分析实验①中a、b、c三处分别接触的物质：a处接触氧气但水少，c处接触水但氧气少，b处同时接触氧气和水；再对比三个实验找出变量，得出锈蚀的影响因素；最后根据铁锈的成分书写反应方程式。
【解析】
(1) 铁锈蚀需要同时接触氧气和水。实验①中，a处铁钉只与氧气接触，缺少水，锈蚀较慢；c处铁钉完全浸没在蒸馏水中，缺少氧气，锈蚀较慢；b处铁钉位于水和氧气的交界处，同时接触充足的氧气和水，满足铁锈蚀的条件，因此锈蚀最严重，故填b。
(2) 对比实验①和②：实验②中铁钉只接触氧气，不接触水，铁钉不生锈；实验①中铁钉同时接触氧气和水，生锈，说明铁钉锈蚀需要水。对比实验①和③：实验③中铁钉只接触水，不接触氧气，铁钉不生锈；实验①中铁钉同时接触氧气和水，生锈，说明铁钉锈蚀需要氧气。因此能证明铁钉锈蚀与氧气和水有关。
(3) 铁锈的主要成分是氧化铁（$\ce{Fe_{2}O_{3}}$），属于金属氧化物，能与酸反应生成盐和水。用稀盐酸反应时，生成氯化铁和水，化学方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} +6HCl\xlongequal{\;\;}2FeCl_{3} +3H_{2}O}$（或用稀硫酸反应，方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} +3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Fe_{2}(SO_{4})_{3} +3H_{2}O}$）。
【答案】
(1) b (2) 氧气、水 (3) $\ce{Fe_{2}O_{3} +6HCl\xlongequal{\;\;}2FeCl_{3} +3H_{2}O}$[或$\ce{Fe_{2}O_{3} +3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Fe_{2}(SO_{4})_{3} +3H_{2}O}$]
【知识点】
铁锈蚀的条件、酸的化学性质、化学方程式书写
【点评】
本题是探究铁锈蚀条件的经典基础实验题，考查控制变量法的应用、铁锈蚀的条件以及酸与金属氧化物的反应，紧扣初中化学核心知识点，难度适中，能有效考查学生对基础实验的理解和应用能力。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需先明确铁锈蚀的条件是铁与氧气和水同时接触，再结合实验中各部位的物质接触情况、实验变量的对比分析，以及酸与铁锈的反应规律来解答。首先分析实验①中a、b、c三处分别接触的物质：a处接触氧气但水少，c处接触水但氧气少，b处同时接触氧气和水；再对比三个实验找出变量，得出锈蚀的影响因素；最后根据铁锈的成分书写反应方程式。
【解析】
(1) 铁锈蚀需要同时接触氧气和水。实验①中，a处铁钉只与氧气接触，缺少水，锈蚀较慢；c处铁钉完全浸没在蒸馏水中，缺少氧气，锈蚀较慢；b处铁钉位于水和氧气的交界处，同时接触充足的氧气和水，满足铁锈蚀的条件，因此锈蚀最严重，故填b。
(2) 对比实验①和②：实验②中铁钉只接触氧气，不接触水，铁钉不生锈；实验①中铁钉同时接触氧气和水，生锈，说明铁钉锈蚀需要水。对比实验①和③：实验③中铁钉只接触水，不接触氧气，铁钉不生锈；实验①中铁钉同时接触氧气和水，生锈，说明铁钉锈蚀需要氧气。因此能证明铁钉锈蚀与氧气和水有关。
(3) 铁锈的主要成分是氧化铁（$\ce{Fe_{2}O_{3}}$），属于金属氧化物，能与酸反应生成盐和水。用稀盐酸反应时，生成氯化铁和水，化学方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} +6HCl\xlongequal{\;\;}2FeCl_{3} +3H_{2}O}$（或用稀硫酸反应，方程式为$\ce{Fe_{2}O_{3} +3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Fe_{2}(SO_{4})_{3} +3H_{2}O}$）。
【答案】
(1) b (2) 氧气、水 (3) $\ce{Fe_{2}O_{3} +6HCl\xlongequal{\;\;}2FeCl_{3} +3H_{2}O}$[或$\ce{Fe_{2}O_{3} +3H_{2}SO_{4}\xlongequal{\;\;}Fe_{2}(SO_{4})_{3} +3H_{2}O}$]
【知识点】
铁锈蚀的条件、酸的化学性质、化学方程式书写
【点评】
本题是探究铁锈蚀条件的经典基础实验题，考查控制变量法的应用、铁锈蚀的条件以及酸与金属氧化物的反应，紧扣初中化学核心知识点，难度适中，能有效考查学生对基础实验的理解和应用能力。
【难度系数】
0.7
19（12 分）从含 $\ce{FeSO_{4}}$ 和 $\ce{CuSO_{4}}$ 的废液中回收 Cu 并制取 $\ce{FeSO_{4}}· 7\ce{H_{2}O}$ 的实验方案如图：
(1) 金属 X 应选用
A. Zn
B. Cu
C. Fe
(2) 操作 a、b 中所用玻璃仪器有烧杯、
(3) 证明所加稀硫酸过量的方法是取操作 b 所获部分溶液，加入
(4) 用加热的方法干燥固体，所得 Cu 不纯，原因是
(1) 金属 X 应选用
C
（填字母）。A. Zn
B. Cu
C. Fe
(2) 操作 a、b 中所用玻璃仪器有烧杯、
漏斗
、玻璃棒。操作 a 中玻璃棒的作用是引流
。(3) 证明所加稀硫酸过量的方法是取操作 b 所获部分溶液，加入
铁粉,溶液中有气泡产生(合理答案均可)
（填试剂和现象）。(4) 用加热的方法干燥固体，所得 Cu 不纯，原因是
$\ce{2Cu +O_{2}\xlongequal{△}2CuO}$
（用化学方程式表示）。上述所制产品中 $\ce{FeSO_{4}}$ 质量大于
（填“大于”“小于”或“等于”）原废液中的 $\ce{FeSO_{4}}$。答案：19. 【解析】(1) 由于实验目的是回收铜并制取 $\ce{FeSO_{4}·7H_{2}O}$,所以加入的是能与硫酸铜反应的铁,这样才不会引入新的杂质。(2) 操作 a、b 都是将固体和液体分离,所以实验室中该操作为过滤,过滤中所用玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒,其中玻璃棒的作用是引流。(3) 证明所加稀硫酸过量的方法是取操作 b 所获部分溶液,加入铁粉,若有气泡产生,说明稀硫酸过量。(4) 用加热的方法干燥固体,所得 Cu 不纯,是因为铜在加热的条件下与空气中的氧气反应生成氧化铜,对应的化学方程式为 $\ce{2Cu +O_{2}\xlongequal{△}2CuO}$。由于过程中加入了铁,导致铁元素质量大于原废液中的铁元素质量,所以所制产品中,$\ce{FeSO_{4}}$ 质量大于原废液中的 $\ce{FeSO_{4}}$。
解析：
【分析】
本题是从含$\ce{FeSO_{4}}$和$\ce{CuSO_{4}}$的废液中回收$\ce{Cu}$并制取$\ce{FeSO_{4}·7H_{2}O}$的实验题，解题思路如下：
1. 确定金属$\mathrm{X}$：需选择能置换$\ce{CuSO_{4}}$中的$\ce{Cu}$且不引入新杂质的金属，目标产物含$\ce{FeSO_{4}}$，故选$\ce{Fe}$，可置换出$\ce{Cu}$同时生成$\ce{FeSO_{4}}$，过量的$\ce{Fe}$后续可通过稀硫酸除去；
2. 分析操作$\mathrm{a}$、$\mathrm{b}$：两者均为分离固体和液体的操作，即过滤，需回忆过滤的玻璃仪器和玻璃棒的作用；
3. 验证稀硫酸过量：利用酸与活泼金属反应产生气体的性质，向操作$\mathrm{b}$后的溶液中加铁粉，若有气泡生成则说明硫酸过量；
4. 分析$\ce{Cu}$加热不纯的原因：$\ce{Cu}$加热时会与空气中的$\ce{O_{2}}$反应生成$\ce{CuO}$，结合加入的$\ce{Fe}$会生成更多$\ce{FeSO_{4}}$，判断产品中$\ce{FeSO_{4}}$的质量变化。
【解析】
(1) 实验目的是回收$\ce{Cu}$并制取$\ce{FeSO_{4}·7H_{2}O}$，金属$\mathrm{X}$需满足：能置换$\ce{CuSO_{4}}$中的$\ce{Cu}$，且不引入新杂质。$\ce{Zn}$会引入$\ce{Zn^{2+}}$，$\ce{Cu}$不能置换$\ce{CuSO_{4}}$中的$\ce{Cu}$，只有$\ce{Fe}$符合要求，故选$\mathrm{C}$；
(2) 操作$\mathrm{a}$、$\mathrm{b}$均为分离固体和液体的过滤操作，所用玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；操作$\mathrm{a}$为过滤，玻璃棒的作用是引流，防止液体洒出；
(3) 稀硫酸过量时，溶液中含$\ce{H^{+}}$，加入铁粉后，$\ce{H^{+}}$会与$\ce{Fe}$反应生成$\ce{H_{2}}$，现象为有气泡产生，因此加入铁粉，若有气泡生成则证明稀硫酸过量；
(4) 加热$\ce{Cu}$时，$\ce{Cu}$与空气中的$\ce{O_{2}}$在加热条件下反应生成$\ce{CuO}$，化学方程式为$\ce{2Cu +O_{2}\xlongequal{△}2CuO}$，导致$\ce{Cu}$不纯；实验过程中加入的$\ce{Fe}$会与$\ce{CuSO_{4}}$、过量稀硫酸反应生成更多$\ce{FeSO_{4}}$，因此所制产品中$\ce{FeSO_{4}}$质量大于原废液中的$\ce{FeSO_{4}}$。
【答案】
(1) $\mathrm{C}$；(2) 漏斗；引流；(3) 铁粉，若有气泡产生；(4) $\ce{2Cu +O_{2}\xlongequal{△}2CuO}$；大于
【知识点】
金属的化学性质；过滤操作；酸的化学性质
【点评】
本题围绕物质分离提纯的实验展开，考查金属置换反应、过滤操作、酸的性质等基础知识点，侧重考查学生对实验原理和基本操作的掌握，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题是从含$\ce{FeSO_{4}}$和$\ce{CuSO_{4}}$的废液中回收$\ce{Cu}$并制取$\ce{FeSO_{4}·7H_{2}O}$的实验题，解题思路如下：
1. 确定金属$\mathrm{X}$：需选择能置换$\ce{CuSO_{4}}$中的$\ce{Cu}$且不引入新杂质的金属，目标产物含$\ce{FeSO_{4}}$，故选$\ce{Fe}$，可置换出$\ce{Cu}$同时生成$\ce{FeSO_{4}}$，过量的$\ce{Fe}$后续可通过稀硫酸除去；
2. 分析操作$\mathrm{a}$、$\mathrm{b}$：两者均为分离固体和液体的操作，即过滤，需回忆过滤的玻璃仪器和玻璃棒的作用；
3. 验证稀硫酸过量：利用酸与活泼金属反应产生气体的性质，向操作$\mathrm{b}$后的溶液中加铁粉，若有气泡生成则说明硫酸过量；
4. 分析$\ce{Cu}$加热不纯的原因：$\ce{Cu}$加热时会与空气中的$\ce{O_{2}}$反应生成$\ce{CuO}$，结合加入的$\ce{Fe}$会生成更多$\ce{FeSO_{4}}$，判断产品中$\ce{FeSO_{4}}$的质量变化。
【解析】
(1) 实验目的是回收$\ce{Cu}$并制取$\ce{FeSO_{4}·7H_{2}O}$，金属$\mathrm{X}$需满足：能置换$\ce{CuSO_{4}}$中的$\ce{Cu}$，且不引入新杂质。$\ce{Zn}$会引入$\ce{Zn^{2+}}$，$\ce{Cu}$不能置换$\ce{CuSO_{4}}$中的$\ce{Cu}$，只有$\ce{Fe}$符合要求，故选$\mathrm{C}$；
(2) 操作$\mathrm{a}$、$\mathrm{b}$均为分离固体和液体的过滤操作，所用玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒；操作$\mathrm{a}$为过滤，玻璃棒的作用是引流，防止液体洒出；
(3) 稀硫酸过量时，溶液中含$\ce{H^{+}}$，加入铁粉后，$\ce{H^{+}}$会与$\ce{Fe}$反应生成$\ce{H_{2}}$，现象为有气泡产生，因此加入铁粉，若有气泡生成则证明稀硫酸过量；
(4) 加热$\ce{Cu}$时，$\ce{Cu}$与空气中的$\ce{O_{2}}$在加热条件下反应生成$\ce{CuO}$，化学方程式为$\ce{2Cu +O_{2}\xlongequal{△}2CuO}$，导致$\ce{Cu}$不纯；实验过程中加入的$\ce{Fe}$会与$\ce{CuSO_{4}}$、过量稀硫酸反应生成更多$\ce{FeSO_{4}}$，因此所制产品中$\ce{FeSO_{4}}$质量大于原废液中的$\ce{FeSO_{4}}$。
【答案】
(1) $\mathrm{C}$；(2) 漏斗；引流；(3) 铁粉，若有气泡产生；(4) $\ce{2Cu +O_{2}\xlongequal{△}2CuO}$；大于
【知识点】
金属的化学性质；过滤操作；酸的化学性质
【点评】
本题围绕物质分离提纯的实验展开，考查金属置换反应、过滤操作、酸的性质等基础知识点，侧重考查学生对实验原理和基本操作的掌握，难度适中。
【难度系数】
0.6