Question

2014年12月28日，鄭州地鐵Ⅰ號線投入試運營，不但緩解了市內(nèi)交通壓力，也改善了我市空氣質(zhì)量．

Ⅰ．地鐵站里氧氣含量的測定
地鐵站里氧氣的含量應與地面保持一致．現(xiàn)有一瓶從地鐵站里收集到的空氣樣品，康康利用如圖1實驗裝置測定樣品中氧氣的含量．請指出測定時需要注意的事項．

 

、

 

、

 

（至少3條）
Ⅱ．鐵的冶煉
地鐵的修建需要大量的鋼材．康康用如圖2裝置模擬煉鐵的化學原理，請寫出反應的化學方程式

 

．為了提高CO的利用率，你將怎樣改進此裝置？

 

Ⅲ．金屬材料在地鐵方面的應用
在地鐵修建過程中使用了大量的金屬材料
（1）地鐵入口處的雨篷骨架用鋁合金而不用純鐵的原因是

 

．
（2）鋼軌用錳鋼的原因是

 

．
（3）出口處的廣告架是金屬經(jīng)焊接而成的，焊條的熔點

 

（填“＞”、“=”或“＜”）組成焊條的純金屬的熔點
Ⅳ．金屬的活動性
康康到工地了解了部分金屬材料的防銹問題．技術(shù)人員告訴他，采用鍍鋅鋼管做水管時，最好不要用銅質(zhì)接頭．為了探究這三種金屬的活動性，康康把等表面積的鐵片和鋅片放入硫酸銅溶液中（如圖3所示）．請回答：
（4）如何判斷它們是否發(fā)生了化學反應

 

？
（5）甲試管中反應前后溶液的質(zhì)量

 

（填“增重”、“不變”或“減輕”），乙試管中發(fā)生反應的化學方程式為

 

．
（6）上述實驗不能夠完全證明三種金屬的活動性，需要補充的實驗操作是

 

．
Ⅴ．鄭州地鐵Ⅰ號線每車次運送乘客約1800人，走同樣的路線，CNG公交車每車次消耗天然氣a kg（以甲烷計算），每輛CNG公交車運送乘客以60名計．若乘CNG公交車的乘客均改乘地鐵Ⅰ號線，則地鐵每運行一車次，可減少二氧化碳排放多少千克？

Answer 1

考點：空氣組成的測定,合金與合金的性質(zhì),金屬活動性順序及其應用,鐵的冶煉,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：有關(guān)化學方程式的計算,空氣與水,金屬與金屬材料

分析：I．從測定空氣中氧氣的體積分數(shù)的實驗原理：利用紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊集氣瓶內(nèi)氣體體積變小，壓強變小，從而在外部大氣壓的作用下使燒杯內(nèi)的水進入集氣瓶，通過測量進入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分數(shù)去分析解答；
II．從一氧化碳和氧化鐵在高溫條件下生成二氧化碳和鐵及如何提高CO的利用率去分析解答；
Ⅲ．（1）從地鐵入口處的雨篷在外面日曬雨淋，如果用鐵容易生銹，而鋁合金抗腐蝕能力強；且鋁合金密度比較小，自身重量較輕去分析解答；
（2）從由于地鐵機車重量大，鋼軌需要硬度大、韌性好去分析解答；
（3）從一般來講，合金的熔點比組成合金的純金屬的熔點低去分析解答；
Ⅳ．（4）從在金屬活動順序表中，由于鐵和鋅都排在銅的前面，都可以把銅從銅的鹽溶液中置換出來，因此判斷是否發(fā)生反應可以看金屬表面是否有紅色的銅出現(xiàn)去分析解答；
（5）從由于反應前后水的質(zhì)量是不變的，反應前后溶液的質(zhì)量的改變?nèi)�決于溶質(zhì)的質(zhì)量變化、乙試管內(nèi)發(fā)生的反應是鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅去分析解答；
（6）從上述實驗只能得出以下結(jié)論：Fe＞Cu，不能得出鐵的鋅之間的關(guān)系，不能夠完全證明三種金屬的活動性，需要補充比較鐵的鋅之間的關(guān)系的實驗去分析解答；
Ⅴ．從在城市內(nèi)部運行的大客流量、主要以電力驅(qū)動的軌道交通，不生成二氧化碳氣體，而用CNG公交車每車次消耗天然氣所產(chǎn)生的二氧化碳的質(zhì)量通過計算去分析解答；

解答：解：I．測定空氣中氧氣的實驗原理：利用紅磷燃燒消耗空氣中的氧氣，使左邊集氣瓶內(nèi)氣體體積變小，壓強變小，從而在外部大氣壓的作用下使燒杯內(nèi)的水進入集氣瓶，通過測量進入集氣瓶中水的量來確定空氣中氧氣的體積分數(shù)．①如果所用紅磷的量不足，會造成瓶內(nèi)空氣中的氧氣沒有完全被消耗，所以會使所測得的氧氣的體積分數(shù)偏��；②如果裝置漏氣，會使外界空氣進入集氣瓶導致壓強差變小，使進入集氣瓶內(nèi)的水的體積變小，導致實驗結(jié)果偏�。虎塾捎诩瘹馄績�(nèi)的氣體體積受溫度的影響較大，因此做實驗時要等紅磷熄滅并冷卻后再打開彈簧夾；故答案為：裝置氣密性好    紅磷要足量       紅磷熄滅并冷卻后再打開彈簧夾；
II．一氧化碳和氧化鐵在高溫條件下生成二氧化碳和鐵；反應的化學方程式為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe；尾氣中含有CO，如果直接排放到外界中會造成空氣污染，可用一導管放在酒精噴燈處把尾氣點燃，轉(zhuǎn)化成為二氧化碳，既防止污染空氣，又增加反應所需的熱量，提高CO的利用率；故答案為：3CO+Fe₂O₃

高溫  .

3CO₂+2Fe    將尾氣用導管通入酒精噴燈處點燃；
Ⅲ．（1）地鐵入口處的雨篷在外面日曬雨淋，如果用鐵容易生銹，而鋁合金抗腐蝕能力強；且鋁合金密度比較小，自身重量較輕；故答案為：鋁合金抗腐蝕能力強，且密度比較�。�
（2）由于地鐵機車重量大，鋼軌需要硬度大、韌性好所以常用錳鋼；故答案為：錳鋼硬度大、韌性好；
（3）出口處的廣告架是金屬經(jīng)焊接而成的，焊條是合金，一般來講，合金的熔點比組成合金的純金屬的熔點低；故答案為：＜；
Ⅳ．（4）把等表面積的鐵片和鋅片放入硫酸銅溶液中，在金屬活動順序表中，由于鐵和鋅都排在銅的前面，都可以把銅從銅的鹽溶液中置換出來，因此判斷是否發(fā)生反應可以看金屬表面是否有紅色的銅出現(xiàn)；故答案為：觀察鋅片和鐵片表面是否有紫紅色固體析出；
（5）甲試管中發(fā)生的是鋅和硫酸銅的反應，反應后生成硫酸鋅和銅，化學方程式為：Zn+CuSO₄═ZnSO₄+Cu；假如二者恰好完全反應，由于反應前后水的質(zhì)量是不變的，反應前后溶液的質(zhì)量的改變?nèi)�決于溶質(zhì)的質(zhì)量變化，反應前溶質(zhì)CuSO₄是，它的相對分子質(zhì)量為160，反應后的溶質(zhì)ZnSO₄是，它的相對分子質(zhì)量為161；故反應后溶液的質(zhì)量增加；乙試管內(nèi)發(fā)生的反應是鐵和硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，其化學方程式為：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；故答案為：增重     Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu；
（6）上述實驗只能得出以下結(jié)論：Fe＞Cu，不能得出鐵的鋅之間的關(guān)系，不能夠完全證明三種金屬的活動性，需要補充比較鐵的鋅之間的關(guān)系的實驗，可把把鋅片放入硫酸亞鐵溶液中，觀察現(xiàn)象得出：Zn＞Fe，故答案為：把鋅片放入硫酸亞鐵溶液中，觀察現(xiàn)象；
Ⅴ．在城市內(nèi)部運行的大客流量、主要以電力驅(qū)動的軌道交通，不生成二氧化碳氣體．
解：設(shè)地鐵每運行一車次可減排二氧化碳的質(zhì)量為x．
              CH₄+2O₂

點燃  .

CO₂+2H₂O 
              16           44
         （1800÷60）akg    x
               

16

30aKg

=

44

x

   
            解之得：x=82.5a kg    
     答：減少排放82.5a 千克二氧化碳．

點評：比較金屬與鹽溶液的反應前后溶液質(zhì)量的變化時，由于反應前后水的質(zhì)量是不變的，可比較反應前后溶質(zhì)的質(zhì)量變化．