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6. [2025 盐城]同学们课后走进实验室,处理含硫酸的硫酸铜废液并回收铜,实验过程如图所示(每一步反应都充分进行,忽略实验损耗)。下列说法中,错误的是 (
A.产生$\ce{H_{2}}$的质量为$0.1\ \mathrm{g}$
B.滤液呈浅绿色
C.滤渣是$\ce{Cu}$和$\ce{Fe}$的混合物
D.滤液中$\ce{FeSO_{4}}$的质量为$30.4\ \mathrm{g}$
D
)A.产生$\ce{H_{2}}$的质量为$0.1\ \mathrm{g}$
B.滤液呈浅绿色
C.滤渣是$\ce{Cu}$和$\ce{Fe}$的混合物
D.滤液中$\ce{FeSO_{4}}$的质量为$30.4\ \mathrm{g}$
答案
实验中发生的反应为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$、$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$，根据质量守恒定律，参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和，则产生H₂的质量为(200 g+15 g)-(201.1 g+13.8 g)=0.1 g，A正确。根据化学方程式，代入产生氢气的质量，可以求出与硫酸发生反应的铁粉的质量为2.8 g，则剩余铁粉的质量为15 g-2.8 g=12.2 g。与硫酸铜反应后固体质量增加13.8 g-12.2 g=1.6 g，设与硫酸铜反应的铁粉的质量为x。
$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$ 固体增大的质量
56 64 64-56=8
x 1.6 g
$\frac{56}{8}=\frac{x}{1.6\ \mathrm{g}}\ \ x=11.2\ \mathrm{g}$
12.2 g＞11.2 g，则反应后铁粉有剩余，滤渣中含有Cu和Fe，滤液中只含有FeSO₄，呈浅绿色，B、C正确；滤液中FeSO₄的质量等于铁粉分别与硫酸和硫酸铜反应生成的FeSO₄的质量总和，根据铁元素守恒，可以求出滤液中FeSO₄的质量为$\frac{11.2\ \mathrm{g}+2.8\ \mathrm{g}}{56}×100\% × 152=28.0\ \mathrm{g}$，D错误。
$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}$ 固体增大的质量
56 64 64-56=8
x 1.6 g
$\frac{56}{8}=\frac{x}{1.6\ \mathrm{g}}\ \ x=11.2\ \mathrm{g}$
12.2 g＞11.2 g，则反应后铁粉有剩余，滤渣中含有Cu和Fe，滤液中只含有FeSO₄，呈浅绿色，B、C正确；滤液中FeSO₄的质量等于铁粉分别与硫酸和硫酸铜反应生成的FeSO₄的质量总和，根据铁元素守恒，可以求出滤液中FeSO₄的质量为$\frac{11.2\ \mathrm{g}+2.8\ \mathrm{g}}{56}×100\% × 152=28.0\ \mathrm{g}$，D错误。
解析
【分析】
这道题是结合金属化学性质、质量守恒定律的综合化学计算题，解题思路可以按步骤梳理：
1. 首先利用质量守恒定律，反应前后体系的质量差就是逸出氢气的质量，直接用反应前总质量（废液200g+铁粉15g）减去反应后总质量（滤液201.1g+滤渣13.8g），算出氢气质量，先判断A选项正误。
2. 代入氢气的质量，通过铁和稀硫酸的反应方程式，算出和硫酸反应的铁粉质量，得到剩余可参与后续反应的铁粉质量。
3. 用差量法分析铁和硫酸铜的反应：该反应每56份铁反应生成64份铜，固体质量会增加8份，结合最终滤渣质量算出和硫酸铜反应的铁的质量，判断铁粉是否过量。
4. 若铁粉过量，说明硫酸、硫酸铜都完全反应，滤液只有硫酸亚铁，滤渣包含生成的铜和剩余的铁，即可判断B、C选项。
5. 最后根据参与反应的铁的总质量，结合铁元素守恒算出全部生成的硫酸亚铁总质量，判断D选项的正误。
【解析】
① 计算生成氢气的质量：根据质量守恒，反应前后质量差为逸出的H₂质量：
$m(\ce{H_2})=200\ \mathrm{g}+15\ \mathrm{g}-201.1\ \mathrm{g}-13.8\ \mathrm{g}=0.1\ \mathrm{g}$，A选项正确。
② 计算与稀硫酸反应的铁的质量：
设和$\ce{H_2SO_4}$反应的Fe质量为a：
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$56\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 2$
$a\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 0.1\ \mathrm{g}$
列比例式$\frac{56}{2}=\frac{a}{0.1\ \mathrm{g}}$，解得$a=2.8\ \mathrm{g}$，剩余未和硫酸反应的Fe质量为$15\ \mathrm{g}-2.8\ \mathrm{g}=12.2\ \mathrm{g}$。
③ 用差量法计算和硫酸铜反应的铁的质量：
反应后固体质量增量为$13.8\ \mathrm{g}-12.2\ \mathrm{g}=1.6\ \mathrm{g}$，设参与该反应的Fe质量为x：
$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}\quad \Delta m(\mathrm{固体增量})$
$56\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 64\quad\quad 8$
$x\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 1.6\ \mathrm{g}$
列比例式$\frac{56}{8}=\frac{x}{1.6\ \mathrm{g}}$，解得$x=11.2\ \mathrm{g}$，可见$12.2\ \mathrm{g}＞11.2\ \mathrm{g}$，铁粉过量，剩余Fe质量为$12.2\ \mathrm{g}-11.2\ \mathrm{g}=1\ \mathrm{g}$，生成Cu质量为12.8g，滤渣总质量为13.8g，和题目数据吻合。
④ 此时废液中$\ce{H_2SO_4}$、$\ce{CuSO_4}$完全反应，滤液仅含$\ce{FeSO_4}$，硫酸亚铁溶液呈浅绿色，B正确；滤渣是Cu和剩余Fe的混合物，C正确。
⑤ 参与反应的Fe总质量为$2.8\ \mathrm{g}+11.2\ \mathrm{g}=14\ \mathrm{g}$，根据铁元素守恒，全部转化为$\ce{FeSO_4}$，$\ce{FeSO_4}$相对分子质量为152，总质量为$14\ \mathrm{g}×\frac{152}{56}=38\ \mathrm{g}$，并非30.4g，D错误。
【答案】D
【知识点】
质量守恒定律应用，金属化学性质，化学方程式计算
【点评】
本题的核心难点是利用差量法处理铁和硫酸铜反应的固体质量变化，同时通过过量判断确定反应后滤渣、滤液的成分，易错点是直接把15g铁粉全部代入计算硫酸亚铁质量，忽略铁粉有剩余的情况，需要明确区分参与反应的铁和剩余铁的质量。
【难度系数】
0.4
这道题是结合金属化学性质、质量守恒定律的综合化学计算题，解题思路可以按步骤梳理：
1. 首先利用质量守恒定律，反应前后体系的质量差就是逸出氢气的质量，直接用反应前总质量（废液200g+铁粉15g）减去反应后总质量（滤液201.1g+滤渣13.8g），算出氢气质量，先判断A选项正误。
2. 代入氢气的质量，通过铁和稀硫酸的反应方程式，算出和硫酸反应的铁粉质量，得到剩余可参与后续反应的铁粉质量。
3. 用差量法分析铁和硫酸铜的反应：该反应每56份铁反应生成64份铜，固体质量会增加8份，结合最终滤渣质量算出和硫酸铜反应的铁的质量，判断铁粉是否过量。
4. 若铁粉过量，说明硫酸、硫酸铜都完全反应，滤液只有硫酸亚铁，滤渣包含生成的铜和剩余的铁，即可判断B、C选项。
5. 最后根据参与反应的铁的总质量，结合铁元素守恒算出全部生成的硫酸亚铁总质量，判断D选项的正误。
【解析】
① 计算生成氢气的质量：根据质量守恒，反应前后质量差为逸出的H₂质量：
$m(\ce{H_2})=200\ \mathrm{g}+15\ \mathrm{g}-201.1\ \mathrm{g}-13.8\ \mathrm{g}=0.1\ \mathrm{g}$，A选项正确。
② 计算与稀硫酸反应的铁的质量：
设和$\ce{H_2SO_4}$反应的Fe质量为a：
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$56\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 2$
$a\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 0.1\ \mathrm{g}$
列比例式$\frac{56}{2}=\frac{a}{0.1\ \mathrm{g}}$，解得$a=2.8\ \mathrm{g}$，剩余未和硫酸反应的Fe质量为$15\ \mathrm{g}-2.8\ \mathrm{g}=12.2\ \mathrm{g}$。
③ 用差量法计算和硫酸铜反应的铁的质量：
反应后固体质量增量为$13.8\ \mathrm{g}-12.2\ \mathrm{g}=1.6\ \mathrm{g}$，设参与该反应的Fe质量为x：
$\ce{Fe + CuSO_{4} = FeSO_{4} + Cu}\quad \Delta m(\mathrm{固体增量})$
$56\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 64\quad\quad 8$
$x\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad 1.6\ \mathrm{g}$
列比例式$\frac{56}{8}=\frac{x}{1.6\ \mathrm{g}}$，解得$x=11.2\ \mathrm{g}$，可见$12.2\ \mathrm{g}＞11.2\ \mathrm{g}$，铁粉过量，剩余Fe质量为$12.2\ \mathrm{g}-11.2\ \mathrm{g}=1\ \mathrm{g}$，生成Cu质量为12.8g，滤渣总质量为13.8g，和题目数据吻合。
④ 此时废液中$\ce{H_2SO_4}$、$\ce{CuSO_4}$完全反应，滤液仅含$\ce{FeSO_4}$，硫酸亚铁溶液呈浅绿色，B正确；滤渣是Cu和剩余Fe的混合物，C正确。
⑤ 参与反应的Fe总质量为$2.8\ \mathrm{g}+11.2\ \mathrm{g}=14\ \mathrm{g}$，根据铁元素守恒，全部转化为$\ce{FeSO_4}$，$\ce{FeSO_4}$相对分子质量为152，总质量为$14\ \mathrm{g}×\frac{152}{56}=38\ \mathrm{g}$，并非30.4g，D错误。
【答案】D
【知识点】
质量守恒定律应用，金属化学性质，化学方程式计算
【点评】
本题的核心难点是利用差量法处理铁和硫酸铜反应的固体质量变化，同时通过过量判断确定反应后滤渣、滤液的成分，易错点是直接把15g铁粉全部代入计算硫酸亚铁质量，忽略铁粉有剩余的情况，需要明确区分参与反应的铁和剩余铁的质量。
【难度系数】
0.4
7. [2025 扬州期末]兴趣小组用如图所示的装置探究木炭粉还原氧化铁,称取 3.2 g 氧化铁与 2 g 木炭粉均匀混合,放入质量为 48.48 g 的玻璃管中。实验中观察到装置 A 中固体全部变成黑色,装置 B 中石灰水变浑浊。实验结束后,称得玻璃管和固体的总质量为 52.24 g。下列说法中,错误的是(假设每个步骤均反应完全,$\ce{2Fe_{2}O_{3} + 3C\xlongequal{\mathrm{高温}}4Fe + 3CO_{2}\uparrow}$)（
A.参加反应的木炭粉的质量是 0.36 g
B.该装置的缺点是无尾气处理装置
C.称量装置 B 反应前后的质量,增加 0.88 g
D.充分反应后,先打开 K,通入氮气,再熄灭酒精喷灯,防止石灰水倒吸
A
）A.参加反应的木炭粉的质量是 0.36 g
B.该装置的缺点是无尾气处理装置
C.称量装置 B 反应前后的质量,增加 0.88 g
D.充分反应后,先打开 K,通入氮气,再熄灭酒精喷灯,防止石灰水倒吸
答案
木炭粉还原氧化铁，观察到装置A中固体全部变成黑色，装置B中石灰水变浑浊，由此可得出生成物中有铁和二氧化碳，可能会产生有毒气体一氧化碳，故该实验需要进行尾气处理。装置A中固体减少的质量为3.2 g+2 g+48.48 g-52.24 g=1.44 g，而3.2 g氧化铁中氧元素的质量为$3.2\ \mathrm{g}×(\frac{16×3}{56×2+16×3}×100\%)=0.96\ \mathrm{g}$，则参加反应的木炭粉的质量为1.44 g-0.96 g=0.48 g，A错误。一氧化碳为有毒气体，而该装置没有尾气处理装置，B正确。设3.2 g氧化铁完全反应时，消耗的木炭粉的质量为x，生成的二氧化碳的质量为y。
$\ce{2Fe_{2}O_{3} + 3C\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}\uparrow}$
320 36 132
3.2 g x y
$\frac{320}{36}=\frac{3.2\ \mathrm{g}}{x}\ \ x=0.36\ \mathrm{g}$
$\frac{320}{132}=\frac{3.2\ \mathrm{g}}{y}\ \ y=1.32\ \mathrm{g}$
则与二氧化碳反应的碳的质量为0.48 g-0.36 g=0.12 g，设消耗的二氧化碳的质量为z。
$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
12 44
0.12 g z
$\frac{12}{44}=\frac{0.12\ \mathrm{g}}{z}\ \ z=0.44\ \mathrm{g}$
而装置B增加的质量即为吸收的二氧化碳的质量，则增加1.32 g-0.44 g=0.88 g，C正确。充分反应后，先打开K，通入氮气，再熄灭酒精喷灯，可防止石灰水倒吸入玻璃管中，D正确。
$\ce{2Fe_{2}O_{3} + 3C\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}\uparrow}$
320 36 132
3.2 g x y
$\frac{320}{36}=\frac{3.2\ \mathrm{g}}{x}\ \ x=0.36\ \mathrm{g}$
$\frac{320}{132}=\frac{3.2\ \mathrm{g}}{y}\ \ y=1.32\ \mathrm{g}$
则与二氧化碳反应的碳的质量为0.48 g-0.36 g=0.12 g，设消耗的二氧化碳的质量为z。
$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$
12 44
0.12 g z
$\frac{12}{44}=\frac{0.12\ \mathrm{g}}{z}\ \ z=0.44\ \mathrm{g}$
而装置B增加的质量即为吸收的二氧化碳的质量，则增加1.32 g-0.44 g=0.88 g，C正确。充分反应后，先打开K，通入氮气，再熄灭酒精喷灯，可防止石灰水倒吸入玻璃管中，D正确。
解析
【分析】
这道题是木炭还原氧化铁的综合实验计算题，解题思路如下：
1. 首先根据质量守恒，算出反应后从装置A逸出的气体总质量：反应前玻璃管+氧化铁+木炭的总质量减去反应后玻璃管和剩余固体的总质量，得到气体总质量。
2. 由于氧化铁中的氧元素全部进入生成的气体中，先算出3.2g氧化铁中氧元素的质量，用气体总质量减去氧元素质量，就能得到所有参与反应的碳元素总质量，直接判断A选项的正误。
3. 结合碳过量时，生成的CO₂会和多余的碳发生副反应C+CO₂$\xlongequal{高温}$2CO，依次验证剩余选项：判断是否有有毒的CO需要尾气处理、计算剩余可被澄清石灰水吸收的CO₂质量、判断实验结束的操作顺序是否合理，最终选出错误选项。
【解析】
第一步：计算逸出气体的总质量
反应前玻璃管、氧化铁、木炭的总质量为：$48.48\ \mathrm{g}+3.2\ \mathrm{g}+2\ \mathrm{g}=53.68\ \mathrm{g}$
反应后玻璃管和固体总质量为$52.24\ \mathrm{g}$，因此逸出气体总质量为：$53.68\ \mathrm{g}-52.24\ \mathrm{g}=1.44\ \mathrm{g}$
第二步：计算氧化铁中氧元素的质量
$3.2\ \mathrm{g}\ \ce{Fe_{2}O_{3}}$中氧元素质量为：$3.2\ \mathrm{g}×\frac{16×3}{56×2+16×3}×100\%=0.96\ \mathrm{g}$，这部分氧全部进入气体中，因此参与反应的碳元素总质量为$1.44\ \mathrm{g}-0.96\ \mathrm{g}=0.48\ \mathrm{g}$，即参加反应的木炭粉总质量为0.48g，因此A选项说法错误。
第三步：验证其余选项
选项B：反应过程中碳过量，会和生成的CO₂反应生成有毒的CO，该装置没有设置尾气处理装置，说法正确。
选项C：先按主反应$\ce{2Fe_{2}O_{3} + 3C\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}\uparrow}$计算，3.2g氧化铁完全反应，消耗碳的质量为0.36g，生成CO₂的质量为1.32g；剩余参与副反应的碳质量为$0.48\ \mathrm{g}-0.36\ \mathrm{g}=0.12\ \mathrm{g}$，根据副反应$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$，0.12g碳会消耗0.44g CO₂，剩余可被澄清石灰水吸收的CO₂质量为$1.32\ \mathrm{g}-0.44\ \mathrm{g}=0.88\ \mathrm{g}$，即装置B反应后质量增加0.88g，说法正确。
选项D：充分反应后先打开K通入氮气，维持装置内压强，再熄灭酒精喷灯，可以防止装置冷却后石灰水倒吸进入热的玻璃管，避免玻璃管炸裂，说法正确。
【答案】A
【知识点】
碳还原氧化铁；质量守恒定律；化学方程式计算
【点评】
本题的易错点是容易忽略过量木炭会和生成的CO₂发生副反应生成CO，误以为所有参与反应的碳都直接生成CO₂，从而错判选项。题目结合实验操作、质量守恒和多步反应计算综合考察，需要学生跳出单一主反应的思维定式，结合质量差推导气体组成。
【难度系数】
0.3
这道题是木炭还原氧化铁的综合实验计算题，解题思路如下：
1. 首先根据质量守恒，算出反应后从装置A逸出的气体总质量：反应前玻璃管+氧化铁+木炭的总质量减去反应后玻璃管和剩余固体的总质量，得到气体总质量。
2. 由于氧化铁中的氧元素全部进入生成的气体中，先算出3.2g氧化铁中氧元素的质量，用气体总质量减去氧元素质量，就能得到所有参与反应的碳元素总质量，直接判断A选项的正误。
3. 结合碳过量时，生成的CO₂会和多余的碳发生副反应C+CO₂$\xlongequal{高温}$2CO，依次验证剩余选项：判断是否有有毒的CO需要尾气处理、计算剩余可被澄清石灰水吸收的CO₂质量、判断实验结束的操作顺序是否合理，最终选出错误选项。
【解析】
第一步：计算逸出气体的总质量
反应前玻璃管、氧化铁、木炭的总质量为：$48.48\ \mathrm{g}+3.2\ \mathrm{g}+2\ \mathrm{g}=53.68\ \mathrm{g}$
反应后玻璃管和固体总质量为$52.24\ \mathrm{g}$，因此逸出气体总质量为：$53.68\ \mathrm{g}-52.24\ \mathrm{g}=1.44\ \mathrm{g}$
第二步：计算氧化铁中氧元素的质量
$3.2\ \mathrm{g}\ \ce{Fe_{2}O_{3}}$中氧元素质量为：$3.2\ \mathrm{g}×\frac{16×3}{56×2+16×3}×100\%=0.96\ \mathrm{g}$，这部分氧全部进入气体中，因此参与反应的碳元素总质量为$1.44\ \mathrm{g}-0.96\ \mathrm{g}=0.48\ \mathrm{g}$，即参加反应的木炭粉总质量为0.48g，因此A选项说法错误。
第三步：验证其余选项
选项B：反应过程中碳过量，会和生成的CO₂反应生成有毒的CO，该装置没有设置尾气处理装置，说法正确。
选项C：先按主反应$\ce{2Fe_{2}O_{3} + 3C\xlongequal{高温}4Fe + 3CO_{2}\uparrow}$计算，3.2g氧化铁完全反应，消耗碳的质量为0.36g，生成CO₂的质量为1.32g；剩余参与副反应的碳质量为$0.48\ \mathrm{g}-0.36\ \mathrm{g}=0.12\ \mathrm{g}$，根据副反应$\ce{C + CO_{2}\xlongequal{高温}2CO}$，0.12g碳会消耗0.44g CO₂，剩余可被澄清石灰水吸收的CO₂质量为$1.32\ \mathrm{g}-0.44\ \mathrm{g}=0.88\ \mathrm{g}$，即装置B反应后质量增加0.88g，说法正确。
选项D：充分反应后先打开K通入氮气，维持装置内压强，再熄灭酒精喷灯，可以防止装置冷却后石灰水倒吸进入热的玻璃管，避免玻璃管炸裂，说法正确。
【答案】A
【知识点】
碳还原氧化铁；质量守恒定律；化学方程式计算
【点评】
本题的易错点是容易忽略过量木炭会和生成的CO₂发生副反应生成CO，误以为所有参与反应的碳都直接生成CO₂，从而错判选项。题目结合实验操作、质量守恒和多步反应计算综合考察，需要学生跳出单一主反应的思维定式，结合质量差推导气体组成。
【难度系数】
0.3
8. [2025 唐山期中]氧气是一种化学性质比较活泼的气体,如图所示为某小组同学的探究实验。
(第8题图)
(1) 甲、乙、丙三个实验中,需要标识排风图标的是
(2) 甲实验是木炭在氧气中燃烧实验,将红热的木炭由瓶口向下缓慢伸入集气瓶中的目的是
(3) 依次写出乙、丙实验中涉及燃烧的化学方程式。
乙:
(4) 乙实验中硫在氧气中燃烧时,发出明亮的
(5) 某同学在做丙实验时细铁丝没能在纯净的氧气中燃烧,请帮他查找可能的原因:
(第8题图)
(1) 甲、乙、丙三个实验中,需要标识排风图标的是
乙
(填编号)。(2) 甲实验是木炭在氧气中燃烧实验,将红热的木炭由瓶口向下缓慢伸入集气瓶中的目的是
使木炭与氧气充分反应
。(3) 依次写出乙、丙实验中涉及燃烧的化学方程式。
乙:
$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$
;丙:$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
。(4) 乙实验中硫在氧气中燃烧时,发出明亮的
蓝紫
色火焰。集气瓶中少量水的作用是吸收二氧化硫
,防止污染空气。硫粉在氧气中燃烧比在空气中燃烧得更剧烈,说明化学反应的剧烈程度与反应物的浓度
有关。(5) 某同学在做丙实验时细铁丝没能在纯净的氧气中燃烧,请帮他查找可能的原因:
铁丝没有打磨除锈(合理答案均可)
(写一点即可)。铁丝在空气中不能燃烧,将铁粉撒到酒精灯火焰上方,铁粉燃烧绽放出美丽的“铁花”,如图丁所示,说明化学反应的剧烈程度与反应物的接触面积
有关。答案
(1) 乙
(2) 使木炭与氧气充分反应
(3) $\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
(4) 蓝紫；吸收二氧化硫；反应物的浓度
(5) 铁丝没有打磨除锈(合理答案均可)；反应物的接触面积
〔解析〕(1) 产生气体污染物的实验要标注排风图标，木炭燃烧生成二氧化碳气体，硫燃烧生成有刺激性气味的二氧化硫气体，铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁固体，所以甲、乙、丙三个实验中，需要标注排风图标的是乙。(2) 甲实验是木炭在氧气中燃烧实验，将红热的木炭由瓶口向下缓慢伸入集气瓶中的目的是使木炭与氧气充分反应。(3) 硫燃烧生成二氧化硫，铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁。(4) 乙实验中硫在氧气中燃烧时，发出明亮的蓝紫色火焰，集气瓶中少量水的作用是吸收生成的二氧化硫，防止污染空气。硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧得更剧烈，说明化学反应的剧烈程度与反应物的浓度有关。(5) 某同学在做丙实验时铁丝没能在纯净的氧气中燃烧，可能的原因：铁丝没有打磨除锈，铁丝下端没系火柴导致温度没有达到铁丝的着火点，刚点燃火柴就伸入集气瓶内等。铁丝在空气中不能燃烧，将铁粉撒到酒精灯火焰上方，铁粉燃烧绽放出美丽的“铁花”，说明化学反应的剧烈程度与反应物的接触面积有关。
(2) 使木炭与氧气充分反应
(3) $\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
(4) 蓝紫；吸收二氧化硫；反应物的浓度
(5) 铁丝没有打磨除锈(合理答案均可)；反应物的接触面积
〔解析〕(1) 产生气体污染物的实验要标注排风图标，木炭燃烧生成二氧化碳气体，硫燃烧生成有刺激性气味的二氧化硫气体，铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁固体，所以甲、乙、丙三个实验中，需要标注排风图标的是乙。(2) 甲实验是木炭在氧气中燃烧实验，将红热的木炭由瓶口向下缓慢伸入集气瓶中的目的是使木炭与氧气充分反应。(3) 硫燃烧生成二氧化硫，铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁。(4) 乙实验中硫在氧气中燃烧时，发出明亮的蓝紫色火焰，集气瓶中少量水的作用是吸收生成的二氧化硫，防止污染空气。硫在氧气中燃烧比在空气中燃烧得更剧烈，说明化学反应的剧烈程度与反应物的浓度有关。(5) 某同学在做丙实验时铁丝没能在纯净的氧气中燃烧，可能的原因：铁丝没有打磨除锈，铁丝下端没系火柴导致温度没有达到铁丝的着火点，刚点燃火柴就伸入集气瓶内等。铁丝在空气中不能燃烧，将铁粉撒到酒精灯火焰上方，铁粉燃烧绽放出美丽的“铁花”，说明化学反应的剧烈程度与反应物的接触面积有关。
解析
【分析】
我们可以逐个小问梳理思路：
1. 第一问要判断哪个实验需要排风，首先回忆三个实验的燃烧产物：木炭燃烧生成无毒的CO₂，铁丝燃烧生成固体Fe₃O₄，只有硫燃烧生成有毒的SO₂，会污染空气，所以需要排风的是乙。
2. 第二问思考木炭快速伸入集气瓶的后果：如果一下子伸到瓶底，燃烧放热会让瓶内上部的氧气受热逸出，木炭很快就熄灭，没法充分反应，所以缓慢伸入的目的就是让木炭和瓶内的氧气充分接触、充分反应。
3. 第三问书写燃烧方程式，注意反应条件都是点燃，分别配平硫和氧气生成二氧化硫、铁和氧气生成四氧化三铁的反应即可。
4. 第四问回忆硫在氧气中燃烧的现象是明亮蓝紫色火焰，SO₂是有毒气体能溶于水，所以集气瓶的水用来吸收SO₂；空气中氧气浓度只有约21%，纯氧中浓度更高，燃烧更剧烈，对应影响因素是反应物的浓度。
5. 第五问分析铁丝没燃烧的原因，从燃烧三要素入手：要么铁丝表面有铁锈阻隔了反应，要么氧气纯度不够，要么温度没达到铁丝着火点，任选一点即可；铁丝是块状接触面积小不能在空气中燃烧，铁粉是粉末状接触面积大可以燃烧，说明反应剧烈程度和反应物接触面积有关。
【解析】
(1) 三个实验中，只有乙中硫燃烧生成有毒的二氧化硫气体，属于空气污染物，需要排风处理，因此选乙。
(2) 将红热木炭由瓶口向下缓慢伸入，可避免集气瓶内上部氧气受热膨胀逸出，保证木炭能和集气瓶内的氧气充分接触，完全反应。
(3) 乙中硫在氧气中点燃生成二氧化硫，化学方程式为$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；丙中铁丝在氧气中点燃生成四氧化三铁，化学方程式为$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$。
(4) 硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰；二氧化硫能溶于水，集气瓶内的少量水可以吸收生成的二氧化硫，避免其逸出污染空气；氧气中氧气浓度远高于空气中的氧气浓度，硫在氧气中燃烧更剧烈，说明反应剧烈程度和反应物的浓度有关。
(5) 铁丝没能在氧气中燃烧，可能是铁丝表面的铁锈没有打磨除去，阻碍了铁和氧气的接触（合理即可）；铁粉相比铁丝和空气的接触面积大得多，可以在酒精灯上方燃烧，说明化学反应的剧烈程度与反应物的接触面积有关。
【答案】
(1) 乙
(2) 使木炭与氧气充分反应
(3) $\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
(4) 蓝紫；吸收二氧化硫；反应物的浓度
(5) 铁丝没有打磨除锈(合理答案均可)；反应物的接触面积
【知识点】
氧气的化学性质
燃烧反应化学方程式
影响化学反应速率的因素
【点评】
本题是氧气性质经典燃烧实验的综合考查，覆盖了实验操作目的、实验现象、方程式书写、异常现象分析等多个考点，侧重基础实验细节的记忆和理解，易错点集中在硫燃烧的火焰颜色记忆、铁丝燃烧失败的原因分析，能有效检验学生对基础实验的掌握程度。
【难度系数】
0.7
我们可以逐个小问梳理思路：
1. 第一问要判断哪个实验需要排风，首先回忆三个实验的燃烧产物：木炭燃烧生成无毒的CO₂，铁丝燃烧生成固体Fe₃O₄，只有硫燃烧生成有毒的SO₂，会污染空气，所以需要排风的是乙。
2. 第二问思考木炭快速伸入集气瓶的后果：如果一下子伸到瓶底，燃烧放热会让瓶内上部的氧气受热逸出，木炭很快就熄灭，没法充分反应，所以缓慢伸入的目的就是让木炭和瓶内的氧气充分接触、充分反应。
3. 第三问书写燃烧方程式，注意反应条件都是点燃，分别配平硫和氧气生成二氧化硫、铁和氧气生成四氧化三铁的反应即可。
4. 第四问回忆硫在氧气中燃烧的现象是明亮蓝紫色火焰，SO₂是有毒气体能溶于水，所以集气瓶的水用来吸收SO₂；空气中氧气浓度只有约21%，纯氧中浓度更高，燃烧更剧烈，对应影响因素是反应物的浓度。
5. 第五问分析铁丝没燃烧的原因，从燃烧三要素入手：要么铁丝表面有铁锈阻隔了反应，要么氧气纯度不够，要么温度没达到铁丝着火点，任选一点即可；铁丝是块状接触面积小不能在空气中燃烧，铁粉是粉末状接触面积大可以燃烧，说明反应剧烈程度和反应物接触面积有关。
【解析】
(1) 三个实验中，只有乙中硫燃烧生成有毒的二氧化硫气体，属于空气污染物，需要排风处理，因此选乙。
(2) 将红热木炭由瓶口向下缓慢伸入，可避免集气瓶内上部氧气受热膨胀逸出，保证木炭能和集气瓶内的氧气充分接触，完全反应。
(3) 乙中硫在氧气中点燃生成二氧化硫，化学方程式为$\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；丙中铁丝在氧气中点燃生成四氧化三铁，化学方程式为$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$。
(4) 硫在氧气中燃烧发出明亮的蓝紫色火焰；二氧化硫能溶于水，集气瓶内的少量水可以吸收生成的二氧化硫，避免其逸出污染空气；氧气中氧气浓度远高于空气中的氧气浓度，硫在氧气中燃烧更剧烈，说明反应剧烈程度和反应物的浓度有关。
(5) 铁丝没能在氧气中燃烧，可能是铁丝表面的铁锈没有打磨除去，阻碍了铁和氧气的接触（合理即可）；铁粉相比铁丝和空气的接触面积大得多，可以在酒精灯上方燃烧，说明化学反应的剧烈程度与反应物的接触面积有关。
【答案】
(1) 乙
(2) 使木炭与氧气充分反应
(3) $\ce{S + O_{2}\xlongequal{点燃}SO_{2}}$；$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
(4) 蓝紫；吸收二氧化硫；反应物的浓度
(5) 铁丝没有打磨除锈(合理答案均可)；反应物的接触面积
【知识点】
氧气的化学性质
燃烧反应化学方程式
影响化学反应速率的因素
【点评】
本题是氧气性质经典燃烧实验的综合考查，覆盖了实验操作目的、实验现象、方程式书写、异常现象分析等多个考点，侧重基础实验细节的记忆和理解，易错点集中在硫燃烧的火焰颜色记忆、铁丝燃烧失败的原因分析，能有效检验学生对基础实验的掌握程度。
【难度系数】
0.7
9. 碳是重要的生命元素，碳及其化合物的综合利用使世界变得更加绚丽多彩。
Ⅰ. 碳的多样性
（1）金刚石和石墨的组成元素相同，碳原子的排列方式不同，导致
（2）从石墨中分离出的单层石墨片（石墨烯）是目前人工制得的最薄材料，单层石墨片属于
Ⅱ. 碳中和的实现
（1）大气中$\ce{CO_{2}}$的过度排放会造成
（2）工业生产中产生的$\ce{CO_{2}}$经吸收剂处理可实现$\ce{CO_{2}}$的捕集。写出$\ce{NaOH}$溶液吸收$\ce{CO_{2}}$生成$\ce{NaHCO_{3}}$的化学方程式：
（3）“液态太阳燃料合成技术”如图甲所示。
① 从能源和环境角度说明该合成技术的优点：
② 在合成工厂中，氢气与$\ce{CO_{2}}$在一定条件下反应转化为甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）和相对分子质量最小的氧化物，写出此反应的化学方程式：
（4）$\ce{CO_{2}}$与$\ce{H_{2}}$在一定条件下还能转化为$\ce{CH_{4}}$（反应过程如图乙所示，虚线处部分中间产物略去），可实现$\ce{CO_{2}}$的再利用。
① 该反应中$\ce{MgO}$的作用是
② 用该方法制取1 t甲烷，则参与反应的二氧化碳的质量为
Ⅰ. 碳的多样性
（1）金刚石和石墨的组成元素相同，碳原子的排列方式不同，导致
金刚石硬度大，而石墨比较软(合理答案均可)
（填具体的物理性质）。（2）从石墨中分离出的单层石墨片（石墨烯）是目前人工制得的最薄材料，单层石墨片属于
单质
（填“单质”或“化合物”）。Ⅱ. 碳中和的实现
（1）大气中$\ce{CO_{2}}$的过度排放会造成
温室效应
加剧。（2）工业生产中产生的$\ce{CO_{2}}$经吸收剂处理可实现$\ce{CO_{2}}$的捕集。写出$\ce{NaOH}$溶液吸收$\ce{CO_{2}}$生成$\ce{NaHCO_{3}}$的化学方程式：
$\ce{CO_{2} + NaOH = NaHCO_{3}}$
。（3）“液态太阳燃料合成技术”如图甲所示。
① 从能源和环境角度说明该合成技术的优点：
节约能源，可有效缓解温室效应(合理答案均可)
。② 在合成工厂中，氢气与$\ce{CO_{2}}$在一定条件下反应转化为甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）和相对分子质量最小的氧化物，写出此反应的化学方程式：
$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
。（4）$\ce{CO_{2}}$与$\ce{H_{2}}$在一定条件下还能转化为$\ce{CH_{4}}$（反应过程如图乙所示，虚线处部分中间产物略去），可实现$\ce{CO_{2}}$的再利用。
① 该反应中$\ce{MgO}$的作用是
催化作用
。② 用该方法制取1 t甲烷，则参与反应的二氧化碳的质量为
2.75
t。答案
Ⅰ.(1) 金刚石硬度大，而石墨比较软(合理答案均可)
(2) 单质
Ⅱ.(1) 温室效应
(2) $\ce{CO_{2} + NaOH = NaHCO_{3}}$
(3) ① 节约能源，可有效缓解温室效应(合理答案均可)
② $\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
(4) ① 催化作用
② 2.75
〔解析〕Ⅰ.(1) 金刚石和石墨的组成元素相同，碳原子的排列方式不同，导致它们的物理性质存在很大差异，如金刚石硬度大，而石墨比较软等。(2) 从石墨中分离出的单层石墨片(石墨烯)是由一种元素组成的纯净物，所以单层石墨片属于单质。Ⅱ.(1) CO₂是温室气体，大气中CO₂的过度排放会造成温室效应加剧。(2) NaOH溶液吸收CO₂生成NaHCO₃，反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + NaOH = NaHCO_{3}}$。(3) ① 二氧化碳的过度排放会导致温室效应加剧，该合成技术可以将二氧化碳转化为甲醇，同时使用了太阳能，减少了化石燃料的燃烧，所以该合成技术的优点是节约能源，可有效缓解温室效应。② 氢气与CO₂在一定条件下反应转化为甲醇和相对分子质量最小的氧化物(H₂O)，此反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$。(4) ① 该反应中CO₂与H₂在一定条件下转化为CH₄和H₂O，MgO在反应前后质量和化学性质都不变，所以MgO的作用是催化作用。② 设参与反应的二氧化碳的质量为x。
$\ce{CO_{2} + 4H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2H_{2}O}$
44 16
x 1 t
$\frac{44}{16}=\frac{x}{1\ \mathrm{t}}\ \ x=2.75\ \mathrm{t}$
(2) 单质
Ⅱ.(1) 温室效应
(2) $\ce{CO_{2} + NaOH = NaHCO_{3}}$
(3) ① 节约能源，可有效缓解温室效应(合理答案均可)
② $\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
(4) ① 催化作用
② 2.75
〔解析〕Ⅰ.(1) 金刚石和石墨的组成元素相同，碳原子的排列方式不同，导致它们的物理性质存在很大差异，如金刚石硬度大，而石墨比较软等。(2) 从石墨中分离出的单层石墨片(石墨烯)是由一种元素组成的纯净物，所以单层石墨片属于单质。Ⅱ.(1) CO₂是温室气体，大气中CO₂的过度排放会造成温室效应加剧。(2) NaOH溶液吸收CO₂生成NaHCO₃，反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + NaOH = NaHCO_{3}}$。(3) ① 二氧化碳的过度排放会导致温室效应加剧，该合成技术可以将二氧化碳转化为甲醇，同时使用了太阳能，减少了化石燃料的燃烧，所以该合成技术的优点是节约能源，可有效缓解温室效应。② 氢气与CO₂在一定条件下反应转化为甲醇和相对分子质量最小的氧化物(H₂O)，此反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$。(4) ① 该反应中CO₂与H₂在一定条件下转化为CH₄和H₂O，MgO在反应前后质量和化学性质都不变，所以MgO的作用是催化作用。② 设参与反应的二氧化碳的质量为x。
$\ce{CO_{2} + 4H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2H_{2}O}$
44 16
x 1 t
$\frac{44}{16}=\frac{x}{1\ \mathrm{t}}\ \ x=2.75\ \mathrm{t}$
解析
【分析】
这是一道碳及其化合物的综合应用题，解题时可以按模块逐步推导：
1. 第一模块碳的多样性：首先回忆金刚石和石墨的结构差异对应的物理性质不同，结合单质、化合物的定义判断石墨烯的物质类别；
2. 第二模块碳中和相关考点：首先明确二氧化碳过量排放的环境危害，根据反应物和生成物的组成写出对应化学方程式；分析图甲的生产流程，从能源来源和二氧化碳消耗两个角度总结技术优点；根据题干给出的生成物（甲醇+相对分子质量最小的氧化物即水）配平反应方程式；观察图乙的循环流程，发现MgO参与反应后最终又重新生成，符合催化剂的特征，判断其作用；最后写出CO₂和H₂生成CH₄的反应方程式，利用相对质量比例关系计算参与反应的CO₂质量即可。
【解析】
Ⅰ. 碳的多样性
(1) 金刚石和石墨组成元素都是碳，仅碳原子排列方式不同，导致物理性质差异很大，典型差异如金刚石硬度大，石墨质软，合理即可。
(2) 单层石墨片仅由碳元素一种元素组成，属于纯净物里的单质。
Ⅱ. 碳中和的实现
(1) 二氧化碳是主要的温室气体，大气中$\ce{CO_{2}}$过度排放会造成温室效应加剧。
(2) NaOH溶液和过量$\ce{CO_{2}}$反应直接生成$\ce{NaHCO_{3}}$，反应的化学方程式为：$\ce{CO_{2} + NaOH = NaHCO_{3}}$。
(3) ① 该合成技术利用光伏发电的太阳能作为能源，不需要消耗化石能源，同时将工厂排放的$\ce{CO_{2}}$转化为液态燃料甲醇，消耗了二氧化碳，因此优点是节约能源，可有效缓解温室效应，合理即可。
② 相对分子质量最小的氧化物是$\ce{H_{2}O}$，氢气和$\ce{CO_{2}}$在一定条件下反应生成$\ce{CH_{3}OH}$和$\ce{H_{2}O}$，配平后化学方程式为：$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$。
(4) ① 从图乙的循环流程可以看出，MgO参与反应过程，最终又完全生成，反应前后质量和化学性质不变，起到催化作用。
② 设参与反应的二氧化碳质量为x，该反应的化学方程式为：
$\ce{CO_{2} + 4H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2H_{2}O}$
相对质量：44 16
实际质量：x 1 t
列比例式：$\frac{44}{16}=\frac{x}{1\ \mathrm{t}}$，解得$x=2.75\ \mathrm{t}$。
【答案】
Ⅰ.(1) 金刚石硬度大，而石墨比较软(合理答案均可)
(2) 单质
Ⅱ.(1) 温室效应
(2) $\ce{CO_{2} + NaOH = NaHCO_{3}}$
(3) ① 节约能源，可有效缓解温室效应(合理答案均可)
② $\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
(4) ① 催化作用
② 2.75
【知识点】
碳单质的性质；二氧化碳的性质；化学方程式简单计算
【点评】
本题结合碳中和、新能源合成的热点生产背景，综合考察碳及其化合物的核心基础知识点，考点覆盖物质分类判断、环境常识、化学方程式书写、催化剂特征判断、基础化学计算，整体贴合生产实际，引导学生关注能源与环保问题，只要掌握对应基础概念、仔细分析流程图的物质循环规律即可顺利解题。
【难度系数】
0.85
这是一道碳及其化合物的综合应用题，解题时可以按模块逐步推导：
1. 第一模块碳的多样性：首先回忆金刚石和石墨的结构差异对应的物理性质不同，结合单质、化合物的定义判断石墨烯的物质类别；
2. 第二模块碳中和相关考点：首先明确二氧化碳过量排放的环境危害，根据反应物和生成物的组成写出对应化学方程式；分析图甲的生产流程，从能源来源和二氧化碳消耗两个角度总结技术优点；根据题干给出的生成物（甲醇+相对分子质量最小的氧化物即水）配平反应方程式；观察图乙的循环流程，发现MgO参与反应后最终又重新生成，符合催化剂的特征，判断其作用；最后写出CO₂和H₂生成CH₄的反应方程式，利用相对质量比例关系计算参与反应的CO₂质量即可。
【解析】
Ⅰ. 碳的多样性
(1) 金刚石和石墨组成元素都是碳，仅碳原子排列方式不同，导致物理性质差异很大，典型差异如金刚石硬度大，石墨质软，合理即可。
(2) 单层石墨片仅由碳元素一种元素组成，属于纯净物里的单质。
Ⅱ. 碳中和的实现
(1) 二氧化碳是主要的温室气体，大气中$\ce{CO_{2}}$过度排放会造成温室效应加剧。
(2) NaOH溶液和过量$\ce{CO_{2}}$反应直接生成$\ce{NaHCO_{3}}$，反应的化学方程式为：$\ce{CO_{2} + NaOH = NaHCO_{3}}$。
(3) ① 该合成技术利用光伏发电的太阳能作为能源，不需要消耗化石能源，同时将工厂排放的$\ce{CO_{2}}$转化为液态燃料甲醇，消耗了二氧化碳，因此优点是节约能源，可有效缓解温室效应，合理即可。
② 相对分子质量最小的氧化物是$\ce{H_{2}O}$，氢气和$\ce{CO_{2}}$在一定条件下反应生成$\ce{CH_{3}OH}$和$\ce{H_{2}O}$，配平后化学方程式为：$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$。
(4) ① 从图乙的循环流程可以看出，MgO参与反应过程，最终又完全生成，反应前后质量和化学性质不变，起到催化作用。
② 设参与反应的二氧化碳质量为x，该反应的化学方程式为：
$\ce{CO_{2} + 4H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{4} + 2H_{2}O}$
相对质量：44 16
实际质量：x 1 t
列比例式：$\frac{44}{16}=\frac{x}{1\ \mathrm{t}}$，解得$x=2.75\ \mathrm{t}$。
【答案】
Ⅰ.(1) 金刚石硬度大，而石墨比较软(合理答案均可)
(2) 单质
Ⅱ.(1) 温室效应
(2) $\ce{CO_{2} + NaOH = NaHCO_{3}}$
(3) ① 节约能源，可有效缓解温室效应(合理答案均可)
② $\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$
(4) ① 催化作用
② 2.75
【知识点】
碳单质的性质；二氧化碳的性质；化学方程式简单计算
【点评】
本题结合碳中和、新能源合成的热点生产背景，综合考察碳及其化合物的核心基础知识点，考点覆盖物质分类判断、环境常识、化学方程式书写、催化剂特征判断、基础化学计算，整体贴合生产实际，引导学生关注能源与环保问题，只要掌握对应基础概念、仔细分析流程图的物质循环规律即可顺利解题。
【难度系数】
0.85
