第10页 - 新课程自主学习与测评初中化学九年级人教版

C

磁铁矿(或菱铁矿)

 提高炉温

$3\mathrm {CO}+\mathrm {Fe}_2\mathrm {O}_3\xlongequal[ ]{高温}2\mathrm {Fe}+3\mathrm {CO}_2$

$($或$4\mathrm {CO}+\mathrm {Fe}_3\mathrm {O}_4\xlongequal[ ]{高温}3\mathrm {Fe}+4\mathrm {CO}_2\mathrm {)}$

除杂

碳(或C)

低

白磷的着火点比红磷的着火点低

【解析】
A. 乙试管中植物油的作用是隔绝空气，防止空气中的氧气进入水中，该说法正确；
B. 甲试管中铁钉同时接触水和空气，会发生明显锈蚀；乙试管中铁钉只接触水，丙试管中铁钉只接触干燥空气，均不会生锈，故只有甲试管中的铁钉有明显锈迹，该说法正确；
C. 乙试管中铁钉只接触水不生锈，丙试管中铁钉只接触干燥空气不生锈，这两组实验无法对比得出铁生锈需要水的结论，应通过甲与丙的对比说明铁生锈需要水，该说法错误；
D. 甲与乙对比说明铁生锈需要空气，甲与丙对比说明铁生锈需要水，由此可知铁生锈是铁与空气和水共同作用的结果，该说法正确。
【答案】
C
【知识点】
铁生锈的条件、控制变量法
【点评】
本题借助对比实验探究铁生锈的条件，考查对金属锈蚀条件的理解及对比实验的分析能力，需明确各组实验的变量，准确推导实验结论。
【难度系数】
0.7

【解析】
(1) 常见的铁矿石除赤铁矿外，还有磁铁矿（主要成分为${Fe_{3}O_{4}}$）、菱铁矿（主要成分为${FeCO_{3}}$）等；
(2) 不断鼓入空气，可使煤（碳）与氧气充分反应，放出大量热，提高炉温，同时生成一氧化碳，作为炼铁的还原剂；
(3) 炼铁炉中，一氧化碳在高温下还原铁的氧化物生成铁，以赤铁矿为例，反应的化学方程式为${3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{\mathrm{高温}}2Fe + 3CO_{2}}$，以磁铁矿为例为${4CO + Fe_{3}O_{4}\xlongequal{\mathrm{高温}}3Fe + 4CO_{2}}$；
(4) 潮泥灰的主要成分是石灰石，在炼铁过程中可作为造渣剂，除去杂质；生铁中含碳量较高，不断翻炒液态生铁，可使碳与氧气反应，从而降低碳元素的含量；
(5) 钢是铁的合金，合金的熔点一般低于其组成纯金属的熔点，所以钢的熔点比纯铁低。
【答案】
(1) 磁铁矿(或菱铁矿)
(2) 提高炉温（或使煤充分燃烧，生成一氧化碳）
(3) ${3CO + Fe_{2}O_{3}\xlongequal{\mathrm{高温}}2Fe + 3CO_{2}}$（或${4CO + Fe_{3}O_{4}\xlongequal{\mathrm{高温}}3Fe + 4CO_{2}}$）
(4) 除杂；碳(或C)
(5) 低
【知识点】
铁矿石种类、炼铁原理、合金性质
【点评】
本题以古代“炒钢法”为背景，考查炼铁相关知识，将化学史与化学知识结合，体现化学在生产生活中的应用，提升学生知识应用与化学史认知能力。
【难度系数】
0.6

【解析】
1. [实验与交流]：燃烧需要温度达到可燃物的着火点，白磷的着火点比红磷低，当装置内氧气浓度降低时，红磷因温度达不到着火点而停止燃烧，白磷仍能继续燃烧，因此白磷燃烧后装置内残留氧气浓度更低。
2. [交流与反思1]：铁生锈属于缓慢氧化，能更充分地消耗装置内的氧气，且反应过程无有毒物质生成，相比红磷燃烧法，装置内残留氧气更少，实验结果更准确，同时实验无污染。
3. [实验探究2]：进入集气瓶的水的体积等于消耗氧气的体积，先计算消耗氧气体积：$90.0\ \mathrm{mL}-63.6\ \mathrm{mL}=26.4\ \mathrm{mL}$，已知空气体积为$131\ \mathrm{mL}$，根据公式$\mathrm{空气中氧气含量}=\frac{\mathrm{氧气的体积}}{\mathrm{空气的体积}}×100\%$，代入数据得$\frac{26.4\ \mathrm{mL}}{131\ \mathrm{mL}}×100\%≈20.2\%$。
4. [结论与反思2]：铁粉、炭粉、氯化钠和蒸馏水的组合能加快铁的锈蚀速率，且能较充分消耗氧气，可较为快速地完成实验并减小误差。
5. [拓展探究3]：从实验曲线可读取空气中氧气含量约为20.5%；相同时间内，有氯化钠的实验瓶中氧气含量下降更快，说明氯化钠能加快铁的锈蚀速率；1500s时，有氯化钠的瓶中黑色铁粉部分变为红褐色铁锈，无氯化钠的瓶中黑色固体颜色基本不变或出现少量红褐色固体。
6. [交流与反思3]：铁锈蚀需要氧气、水和盐分，因此破坏铁生锈的条件（如隔绝氧气、保持干燥），并控制盐分接触，可有效防止铁制品锈蚀；自行车构件防锈可采取：支架刷油漆、链条涂油、车圈镀铬（或采用耐腐蚀合金材料）。
【答案】
[实验与交流]白磷的着火点比红磷的着火点低
[交流与反思1]装置内残留的氧气更少，实验结果更准确，实验无污染
[实验探究2]
解：根据实验数据，进入集气瓶内水的体积就是消耗氧气的体积。
进入集气瓶内水的体积
$V=90.0\ \mathrm {mL}-63.6\ \mathrm {mL}=26.4\ \mathrm {mL}。$
已知集气瓶内空气体积$V_{空气}=131\ \mathrm {mL}。$
根据空气中氧气含量公式
$ {空气中氧气含量}=\frac { {氧气的体积}}{ {空气的体积}}×100\%，$
则空气中氧气含量$ω=\frac {26.4\ \mathrm {mL}}{131\ \mathrm {mL}}×100\%≈20.2\%。$
答：空气中氧气的含量约为$20.2\%。$
[结论与反思2]铁粉、炭粉、氯化钠和蒸馏水
[拓展探究3]20.5%；相同时间内，有氯化钠的条件下氧气含量更低，说明这段时间内消耗氧气更多，反应速率更快；有氯化钠的瓶中黑色固体部分变为红褐色铁锈，无氯化钠的瓶中黑色固体颜色基本不变或出现较少红褐色固体
[交流与反思3]
(2)破坏铁生锈的条件，并控制盐分，可以有效地防止铁制品生锈；
(3)自行车支架采用刷油漆，链条采用涂油，车圈采用镀铬等措施（或支架和车圈采用耐腐蚀的合金材料）
【知识点】
空气中氧气含量的测定；铁锈蚀的原理；燃烧的条件
【点评】
本题以空气中氧气含量的测定为核心，融合燃烧条件、铁锈蚀原理、防锈措施等多知识点，通过实验探究、数据计算、现象分析等多角度考查学生的科学探究能力与知识迁移应用能力，注重实验误差分析与实验改进的考查，贴近实际应用。
【难度系数】
0.6