1. 蒸汽眼罩是我们日常生活中常见的缓解眼睛疲劳的产品。某化学兴趣小组对蒸汽眼罩开展了以下探究。

[查阅资料]

①蒸汽眼罩由无纺布和发热体组成.发热体内含有铁粉、活性炭、氯化钠、蛭石(保温作用,可以减缓热量散失)、高吸水树脂(良好保水性能,为眼罩提供水蒸气)等。

②铁粉、四氧化三铁均能被磁铁吸引。

③蛭石、高吸水树脂不参与下列反应。

(1) 【探究一】验证蒸汽眼罩发热体内含有铁粉


实验设计

实验现象

实验结论

小明

用磁铁靠近发热体中的粉末

磁铁吸引了部分粉末

蒸汽眼罩发热体内含有铁粉

小花

取出发热体中的少量粉末加入足量稀盐酸中

蒸汽眼罩发热体内含有铁粉

根据实验结论,小花实验操作中观察到的现象是,涉及的化学反应方程式为

(2) 有同学指出小明的实验设计不严谨,理由是
(3) 【探究二】验证蒸汽眼罩发热体内含有氯化钠

小丽另取发热体中的粉末于烧杯中加入足量水,用玻璃棒搅拌,然后过滤;取滤液于一支试管中,加入溶液,观察到产生白色沉淀,证明发热体内含有氯化钠。

(4) 【探究三】探究蒸汽眼罩的发热原理

实验设计:取发热体内的固体粉末放入密闭容器中,通过数字传感器分别测得容器内氧气和二氧化碳含量的变化情况见下图。按图所示,发热体内的物质与空气中的发生了反应,理由是

(5) 实验结束后,同学们观察到部分黑色粉末变成了红棕色,根据发热体成分试推测红棕色粉末是(填化学式)。
【考点】
金属的化学性质; 金属锈蚀的条件及其防护; 铁锈的主要成分; 盐的化学性质; 实验探究物质的组成成分以及含量;
【答案】

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实验探究题 困难
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1.

金属饰品因其绚丽的色彩和丰富的样式而备受消费者青睐。某校实践小组的同学们在老师的组织下,带着极大的兴趣对金属饰品的分类、成分、锈蚀及保存等展开了项目化学习。

任务一:调查金属饰品的分类

【查阅资料】

(1)金属饰品按材质可分为黄金、银、铂金、不锈钢、黄铜等。三星堆遗址出土的“鸟形金饰品”,整体厚度在0.12毫米左右,金能打制成如此之薄,是利用了金的性。银首饰多为925银,是指做首饰时在银中加入7.5%的铜。这种含银92.5%、含铜7.5%的合金在国际上称为标准银,925银属于材料。

任务二:探究金属饰品的主要成分

某同学从家中拿来一枚银白色戒指,询问妈妈后得知,该戒指的成分可能是925银、白铜(主要成分是铜、镍)、不锈钢(主要成分是铁)中的一种。

【查阅资料】

Ⅰ.镍能与稀硫酸或稀盐酸反应,生成硫酸镍或氯化镍和氢气;

Ⅱ.硫酸镍或氯化镍溶液呈绿色,其中镍(Ni)为价;

Ⅲ.铁比镍的金属活动性强。

【进行实验】

(2)同学们为确定该戒指的成分,设计了如下实验。

实验步骤

实验现象

实验结论

①将戒指打磨后置于烧杯中,滴入足

,充分反应后,过滤

戒指部分溶解,并产生气泡,溶液由无

色变为绿色

该戒指的成分为白

②将①中得到的滤渣洗涤后,向其中

加入适量

有银白色固体生成,溶液由无色变为蓝

【反思评价】

(3)步骤①中发生的反应的化学方程式为
(4)老师对同学们设计的实验提出赞许,但同时也提出,步骤②还可以改为“向①中得到的滤液中加入足量某物质,根据金属活动性判断戒指的成分”。你认为可以添加的“某物质”是

任务三:分析金属饰品的锈蚀

【查阅资料】

(5)含铜的金属饰品大多数都会因氧化而在表面生成绿色的铜锈,铜锈的主要成分为碱式碳酸铜。铜片在潮湿的环境中放置一段时间后就会有铜锈生成,由此可以推测铜锈是铜与空气中的氧气、水蒸气和共同作用形成的。

任务四:保存金属饰品的注意事项

【小组讨论】

(6)为了防止金属饰品锈蚀,在保存时应注意的是(写一条)。
实验探究题 普通
2.

为完成“研究钢铁防护的方法”的实践性作业,学习小组查得资料:钢铁膜化处理是钢铁防护的重要方法,其目的是在钢铁表面形成致密、均匀的保护膜。检验膜的抗腐蚀性能要做“滴铜实验”,即往钢铁表面滴加含硫酸铜的腐蚀剂,60s后钢铁表面才出现红色物质,表明抗腐蚀性能达标,且越迟出现红色物质的越好。请和小组同学使用某种膜化剂开展如下研究。

I.验证膜的抗腐蚀性能

【实验1】将有膜化和未膜化的薄钢片分别进行滴铜实验,有膜化的薄钢片出现红色物质的时间明显推迟。

(1)出现红色物质的原因是(用化学方程式表示)。
(2)有膜化的薄钢片出现红色物质的时间明显推迟,其原因是

Ⅱ.探究膜化条件对膜层外观的影响

【实验2】其他条件相同时,将薄钢片放入pH=3、不同温度的膜化剂中浸泡20min,观察钢片表面形成的膜层外观。结果如下:

温度℃

50

60

70

80

膜层外观

粗糙

致密、均匀

致密、均匀

粗糙

【实验3】已知pH≥3.5时,膜化剂不稳定。其他条件相同时,将薄钢片放入60℃、不同pH的膜化剂中浸泡20min,观察钢片表面形成的膜层外观。结果如下:

pH

1.5

2.0

2.5

3.0

膜层外观

易脱落

粗糙

致密、均匀

致密、均匀

(3)实验3的目的是
(4)根据实验2、实验3的结果,膜层外观符合要求的温度、pH的范围依次为

Ⅲ.确定抗腐蚀性能较好的膜化条件

【实验4】依次选取实验2、实验3膜层外观符合要求的钢片进行对比实验,分别确定适宜的温度、pH。

(5)实验4中,确定适宜温度的实验方案是

IV.实践反思

(6)反思上述实践活动,提出一个关于钢铁膜化处理可进一步探究的问题。

答:

实验探究题 普通
3.

暖宝宝是备受学生喜爱的便捷式取暖用品,化学实践小组的同学对其产生了浓厚兴趣,针对其成分和发热原理展开了项目式探究之旅。

【活动一】探究暖宝宝内部材料中有铁粉

(1)小组同学取一定量暖宝宝内部材料放入试管中,然后向试管中加入适量的稀硫酸,预计观察到的实验现象为________,涉及反应的化学方程式为________。

【活动二】探究暖宝宝快速发热的原因

(2)铁生锈,是铁与________共同作用的结果,但放热缓慢。生活中铁制品易生锈而铝制品不易生锈的原因是________(文字表述)。

【拓展探究】利用数字化对【活动二】深入探究

学习小组用传感器开展“影响铁锈蚀因素”的探究,设计如图1所示实验装置并完成实验。

【查阅资料】一定条件下,碳和氯化钠溶液可加快铁的锈蚀,但它们本身不参加反应。

该实验步骤如下:

①检查装置气密性;

②装药品,将5g铁粉和2g炭粉加入锥形瓶,s时刻加入2mL饱和氯化钠溶液;

③立即塞紧橡胶塞,橡胶塞上已插有一支装有5mL稀盐酸的注射器及传感器;

④观察现象,采集数据。

(3)实验进行一段时间后至s时刻,步骤③中注射器内的盐酸会自动注入锥形瓶内,原因是________;

(4)根据图2,①分析至于s时温度升高明显加快的原因是________。

s时刻后反应并未停止,温度却开始降低,请你帮他们分析可能原因是________。

(5)实验过程中观察到铁粉先逐渐变为红棕色,s时盐酸注入瓶内后,有气泡产生,请在图3中绘制反应开始全结束整个反应过程中锥形瓶内气体压强的大致变化趋势。

实验探究题 普通