18. 某兴趣小组同学模仿工业高炉炼铁原理,用图1实验装置(加热装置已省略)探究冶炼铜的化学原理。实验操作过程如下:
① 将CuO加水制成糊状,用毛笔刷在试管内壁,烘干;然后在试管底部加入一定量的焦炭,再向试管里通入干燥的$\mathrm{CO}_{2}$,此时用仪器测得$\mathrm{CO}_{2}的含量为a\ \mathrm{g\cdot L}^{-1}$,用气球密封试管口。
② 用酒精灯加热试管中的氧化铜部位一段时间,无明显现象,随后熄灭酒精灯。
③ 高温加热焦炭部位一段时间,停止加热,用热成像仪拍摄图1中虚线框部位,数据输出得到图2曲线。恢复至与①相同的条件测得$\mathrm{CO}_{2}的含量为0.2a\ \mathrm{g\cdot L}^{-1}$。
④ 再次用酒精灯加热氧化铜部位,1 min左右黑色固体变成紫红色。
(1) 操作②中实验现象说明$\mathrm{CO}_{2}$______(填"能"或"不能")与CuO反应。
(2) 操作③中$\mathrm{CO}_{2}$含量减小的原因是______。
(3) 操作④中反应的化学方程式为______。
(4) 实验结束后,一般将装置内的气体均灼烧处理,目的是______。
(5) 由图2可知,刚停止加热后焦炭区温度降低更快,可能的原因是______。
① 将CuO加水制成糊状,用毛笔刷在试管内壁,烘干;然后在试管底部加入一定量的焦炭,再向试管里通入干燥的$\mathrm{CO}_{2}$,此时用仪器测得$\mathrm{CO}_{2}的含量为a\ \mathrm{g\cdot L}^{-1}$,用气球密封试管口。
② 用酒精灯加热试管中的氧化铜部位一段时间,无明显现象,随后熄灭酒精灯。
③ 高温加热焦炭部位一段时间,停止加热,用热成像仪拍摄图1中虚线框部位,数据输出得到图2曲线。恢复至与①相同的条件测得$\mathrm{CO}_{2}的含量为0.2a\ \mathrm{g\cdot L}^{-1}$。
④ 再次用酒精灯加热氧化铜部位,1 min左右黑色固体变成紫红色。
(1) 操作②中实验现象说明$\mathrm{CO}_{2}$______(填"能"或"不能")与CuO反应。
(2) 操作③中$\mathrm{CO}_{2}$含量减小的原因是______。
(3) 操作④中反应的化学方程式为______。
(4) 实验结束后,一般将装置内的气体均灼烧处理,目的是______。
(5) 由图2可知,刚停止加热后焦炭区温度降低更快,可能的原因是______。
答案
（1）不能（2）二氧化碳与焦炭反应生成了一氧化碳 （3）CO+CuO$\xlongequal{\triangle }$Cu+CO₂ （4）防止一氧化碳污染环境 （5）焦炭与二氧化碳的反应需要吸收热量
19. 钱老师设计了如图1所示的数字化实验指导同学们对钢铁锈蚀进行探究。用铁粉和炭粉的均匀混合物模拟铁钉成分,用传感器测定试剂瓶内气体的相关数据。
可供选择的药品见下表:
|组 别|药 品||||
||铁粉/g|炭粉/g|水/滴|食盐/g|其他|
|一|5.0|0.1|0|0|干燥剂|
|二|5.0|0.1|10|0|无|
|三|5.0|0.1|10|1.0|无|
|四|5.0|0.1|0|1.0|无|
(1) 铁在空气中锈蚀生成铁锈,铁锈的主要成分是______(填化学式)。
(2) 在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组药品进行实验。
① 600 s内,A瓶中$\mathrm{O}_{2}$的含量几乎不变,B瓶中$\mathrm{O}_{2}$的含量不断减少。实验表明,铁在空气中锈蚀是铁与$\mathrm{O}_{2}$、______发生了化学反应。
② 将第二组药品中的水改为迅速冷却的沸水,且用量增多至足以完全浸没固体混合物。600 s内,B瓶中$\mathrm{O}_{2}$的含量也略有减少,主要原因是______。
(3) 为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响,应选择的药品组别是______。
(4) 在两只试剂瓶中均加入第二组药品,分别改用温度和湿度传感器,测得结果如图2所示。可发现瓶内湿度随时间增大而增大(即水蒸气的含量增大),根本原因是______。
(5) 请提出一种防止钢铁生锈的方法:______。
可供选择的药品见下表:
|组 别|药 品||||
||铁粉/g|炭粉/g|水/滴|食盐/g|其他|
|一|5.0|0.1|0|0|干燥剂|
|二|5.0|0.1|10|0|无|
|三|5.0|0.1|10|1.0|无|
|四|5.0|0.1|0|1.0|无|
(1) 铁在空气中锈蚀生成铁锈,铁锈的主要成分是______(填化学式)。
(2) 在A、B两只试剂瓶中依次加入第一组和第二组药品进行实验。
① 600 s内,A瓶中$\mathrm{O}_{2}$的含量几乎不变,B瓶中$\mathrm{O}_{2}$的含量不断减少。实验表明,铁在空气中锈蚀是铁与$\mathrm{O}_{2}$、______发生了化学反应。
② 将第二组药品中的水改为迅速冷却的沸水,且用量增多至足以完全浸没固体混合物。600 s内,B瓶中$\mathrm{O}_{2}$的含量也略有减少,主要原因是______。
(3) 为探究食盐对钢铁锈蚀速率的影响,应选择的药品组别是______。
(4) 在两只试剂瓶中均加入第二组药品,分别改用温度和湿度传感器,测得结果如图2所示。可发现瓶内湿度随时间增大而增大(即水蒸气的含量增大),根本原因是______。
(5) 请提出一种防止钢铁生锈的方法:______。
答案
（1）Fe₂O₃ （2）① 水（或 H₂O） ② 试剂瓶中的氧气逐渐溶解于冷却的水中 （3）二、三（4）铁生锈放热，装置中的温度升高，加快水的蒸发 （5）在钢铁表面喷漆（合理即可）
