鐵黃是一種重要的顏料,化學式為Fe2O3·xH2O,廣泛用于涂料、橡膠、塑料、文教用品等工業。實驗室模擬工業利用硫酸渣(含Fe2O3及少量的CaO、MgO等)和黃鐵礦粉(主要成分為FeS2)制備鐵黃的流程如下:
(1)操作Ⅰ與操作Ⅱ中都用到玻璃棒,玻璃棒在兩種操作中的作用分別是 、 。
(2)試劑a最好選用 (供選擇使用的有:鋁粉、空氣、濃HNO3);其作用是 。
(3)上述步驟中需用到氨氣。下列裝置可用于實驗室制氨氣的是 (填序號)。
(4)檢驗溶液Z中含有的方法是 。
(5)查閱資料知,在不同溫度下Fe2O3被CO還原,產物可能為Fe3O4、FeO或Fe,固體質量與反應溫度的關系如下圖所示。
根據圖象推斷670℃時Fe2O3還原產物的化學式為 ,并設計一個簡單的實驗,證明該還原產物的成分(簡述實驗操作、現象和結論)。 。儀器自選?晒┻x擇的試劑:稀H2SO4、稀鹽酸、H2O2溶液、NaOH溶液、KSCN溶液。
(11分)(1)攪拌加速溶解(或攪拌加速反應)(1分)(只答攪拌也得分) 引流(1分)
(2)空氣(1分) 作氧化劑,將Fe2+氧化為Fe3+(1分)(答氧化劑、氧化Fe2+或將Fe2+轉化為Fe3+也得分)
(3)bd(2分)
(4)取少量溶液Z置于試管中,滴加過量濃NaOH溶液并微熱,將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口,試紙變藍色,證明含有NH4+。(2分)(三個要點:濃NaOH溶液、濕潤的紅色石蕊試紙、變藍。缺一個要點扣1分)
(5)FeO(1分)取少量還原產物置于試管中,加入過量稀硫酸(或稀鹽酸),固體完全溶解且無氣泡產生;再向其中滴加KSCN溶液,溶液不變色;最后滴加H2O2溶液,溶液變紅色,證明還原產物為FeO。(2分)(要點:三組操作與現象、最終結論,少一個扣1分)
解析試題分析:(1)操作Ⅰ是物質的溶解,操作Ⅱ是過濾,都需要用到玻璃棒,玻璃棒在兩種操作中的作用分別是,操作Ⅰ是利用玻璃棒加速硫酸渣的溶解,操作Ⅱ中玻璃棒是起到引流作用。
(2)依據流程分析,溶液Y中含有亞鐵離子,需要將其氧化成鐵離子,因此試劑a主要是用來氧化亞鐵離子的。但選擇氧化劑不能引入新的雜質,鋁粉引入新的雜質,濃硝酸做氧化劑會產生污染氣體,最好選擇空氣做氧化劑氧化亞鐵離子,不會引入新的雜質,不污染環境。
(3)a、加熱氯化銨分解后生成氨氣和氯化氫會在試管口重新生成氯化銨;不能制的氨氣,故a不能;
b、氨水滴入氧化鈣固體,氧化鈣會和水反應生成氫氧化鈣放熱,使一水合氨分解生成氨氣;故b符合;
c、氫氧化鈣和氯化銨固體加熱時需要試管口略向下傾斜,裝置中加熱會使生成的水倒流到試管底部炸裂試管;故c不選;
d、加熱濃氨水會分解生成氨氣,可以制取氨氣;故d符合,因此答案為bd。
(4)NH4+能和強堿反應生成氨氣,氨氣能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍,通過檢驗氨氣的方法來檢驗NH4+,所以檢驗溶液Z中含NH4+的實驗方法是:取少量溶液Z置于試管中,滴加過量濃NaOH溶液并微熱,將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口,試紙變藍色,證明含有NH4+。
(5)根據圖像可知,加熱前氧化鐵的物質的量是48g÷160g/mol=0.3mol。加熱到670℃時固體質量變為43.2g,即固體質量減少48g-43.2g=4.8g,減少的質量即為氧原子的質量,所以減少的氧原子質量是4.8g÷16g/mol=0.3mol,則根據原子守恒可知,反應后鐵原子和氧原子的個數之比是(0.3mol×2):(0.3mol×3-0.3mol)=1:1,所以該固體的化學式是FeO。要檢驗還原產物,可以通過檢驗亞鐵離子和鐵離子的方法來驗證,另外還需要排除單質鐵,所以正確的操作是取少量還原產物置于試管中,加入過量稀硫酸(或稀鹽酸),固體完全溶解且無氣泡產生;再向其中滴加KSCN溶液,溶液不變色;最后滴加H2O2溶液,溶液變紅色,證明還原產物為FeO。
考點:考查玻璃棒的作用、試劑的選擇、氨氣的制備和NH4+的檢驗、氧化鐵與CO反應生成物的判斷和計算、亞鐵離子和鐵離子的檢驗等
科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
化學興趣小組的同學為測定某Na2CO3和NaCl的固體混合物樣品中Na2CO3的質量分數進行了以下實驗,請你參與并完成對有關問題的解答。
圖1 圖2
(1)甲同學用圖1所示裝置測定CO2的質量。實驗時稀硫酸是與樣品中的 (填“Na2CO3”或"NaCl”)發生反應。儀器b的名稱是 。洗氣瓶c中盛裝的是濃硫酸,此濃硫酸的作用是 。
(2)乙同學用圖2所示裝置,取一定質量的樣品(為m g;已測得)和足量稀硫酸反應進行實驗,完成樣品中Na2CO3”質量分數的測定。
①實驗前,檢查該裝置氣密性的方法是先打開活塞a,由b注入水至其下端玻璃管中形成一段水柱,再將針筒活塞向內推壓,若b下端玻璃管中的 上升,則裝置氣密性良好。
②在實驗完成時,能直接測得的數據是CO2的 (填“體積’’或“質量’’)。
(3)丙同學用下圖所示方法和步驟實驗:
①操作I涉及的實驗名稱有 、洗滌;操作Ⅱ涉及的實驗名稱有干燥、 。
②丙測得的樣品中Na2CO3質量分數的計算式為 。
(4)標準狀況下,將672 mL CO2氣通入50 mL1mol/LKOH溶液中,完全反應后,所得溶液中K2CO3和KHCO3的物質的量之比為(設反應前后溶液體積變化忽略不計) 。
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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
為測定某補血劑樣品〔主要成分是硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)〕中鐵元素的含量,某化學興趣小組設計了兩套實驗方案:
方案一:用酸性KMnO4溶液滴定測定鐵元素的含量
⑴寫出滴定反應的離子方程式 。
(2)下列滴定方式中,最合理的是 (夾持儀器略去)(填字母序號〕
(3)實驗前,首先要準確配制一定物質的量濃度的酸性KMnO4溶液250mL,配制時需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外,還需_ (填儀器名稱)。
(4)若某同學取5片補血劑樣品配成100 mL溶液,取20. 00 mL試樣,用濃度為c1mol·L-1的KMnO4溶液滴定,耗去V1 mL,則每片補血劑含鐵元素的質量_ g(用代數式表示)。
方案二:將FeSO4轉化為Fe2O3,測定質量變化。操作流程如下:
(5)步驟②中用H2O2的目的是_ _。
(6)步驟④中一系列操作依次是:過濾、洗滌、_ 、冷卻、稱量。
(7)假設實驗無損耗,則每片補血劑含鐵元素的質量為_ g(用含a的代數式表示)。
(8)若某同學設計以原電池的形式實現Fe2+至Fe3+的轉化,正極通人O2,電解質溶液為稀硫酸,請寫出正極的電極反應式 。
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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
為探究Fe(NO3)2等硝酸鹽熱分解產物和產物的性質,某化學小組開展如下探究:
【查閱資料】2KNO32KNO2+O2↑ Fe(NO3)2
FexOy+NO2↑+O2↑
實驗一:探究Fe(NO3)2熱分解固體產物中鐵元素的價態。該小組甲同學將分解后的固體產物溶于足量的稀H2SO4得到相應兩份溶液,進行以下探究實驗。
(1)【提純猜想】
猜想一:鐵元素只顯+2價;
猜想二:鐵元素 ;
猜想三:鐵元素既有+2價又有+3價。
【實驗操作】①向一份溶液中滴入KSCN溶液;向另一份溶液中滴入酸性KMnO4稀溶液。
(2)【實驗現象】實驗① ;實驗② 。
(3)【實驗結論】猜想二成立,則Fe(NO3)2分解的化學方程式是 。
實驗二:
(4)探究Fe(NO3)2熱分解氣體產物的性質。小組乙同學進行料如下實驗,請完成實驗空缺部分內容。限選試劑和用品:濃H2SO4溶液、4mol/LNaOH溶液、0.1mol/LBaCl2溶液、帶火星的木條、0.1mol/L酸性KMnO4溶液、蒸餾水。
實驗步驟 | 預期現象和結論 |
步驟1:取少量Fe(NO3)2固體于試管中,加熱分解。 | ,說明分解產生的氣體中含有NO2。 |
步驟2:將產生的氣體依次通過盛有足量 、濃硫酸的洗氣瓶, 在最后一個出口檢驗。 | ,說明分解產生的氣體中含O2。 |
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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
鐵礦石是工業煉鐵的主要原料之一,其主要成分為鐵的氧化物(設雜質中不含鐵元素和氧元素,且雜質不與H2SO4反應)。有研究性學習小組對某鐵礦石中鐵的氧化物的化學式進行探究。
實驗一:鐵礦石中含氧量的測定
a.按上圖組裝儀器(夾持儀器均省略),檢查裝置的氣密性;
b.將5.0g鐵礦石放入硬質玻璃管中;
c.從左端導氣管口處不斷地緩緩通入H2,待C裝置出口處對H2驗純后,點燃A處酒精燈;
d.充分反應后,撤掉酒精燈,再持續通入氫氣至完全冷卻。
(1)裝置C的作用為_______________________________________________________。
(2)測得反應后裝置B增重1.35g,則鐵礦石中氧的質量分數為______________________。
實驗二:鐵礦石中含鐵量的測定
(3)步驟④中煮沸的目的是_____________________________________________。
(4)步驟⑤中用到的玻璃儀器有燒杯、膠頭滴管、_________________________。
(5)下列有關步驟⑥的操作中說法不正確的是_______________________________。
a.滴定管用蒸餾水洗滌后再用待裝液潤洗
b.錐形瓶不需要用待測液潤洗
c.因為碘水為黃色,所以滴定過程中不需加指示劑
d.滴定過程中可利用淀粉溶液作為指示劑
(6)鐵礦石中鐵的質量分數為______________________________________________。
實驗結論:推算鐵的氧化物的組成
(7)由實驗一、二得出該鐵礦石中鐵的氧化物的化學式為____________________________。
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科目:高中化學 來源: 題型:實驗題
鐵觸媒(鐵的氧化物)是硫酸工業的催化劑。某同學設計了以下兩種方案研究鐵觸媒的組成。
方案一:用下列裝置測定鐵觸媒的含鐵量,確定其組成。
方案二:用下列實驗方法測定鐵觸媒的含鐵量,確定其組成。
(1)步驟④中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和 。
(2)因為通入Cl2不足量,“溶液B”中還含有 會影響測定結果。
(3)因為通入Cl2過量且加熱煮沸不充分,“溶液B”中可能含有Cl2。請設計實驗方案檢驗Cl2,完成下列實驗報告。
限選試劑:0.1mol·L-1酸性KMnO4溶液、紫色石蕊試液、品紅稀溶液、淀粉-KI溶液、0.1moL·L-1KSCN溶液
實驗操作 | 實驗現象與結論 |
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科目:高中化學 來源: 題型:單選題
現有等物質的量的銅和銀的混合物17.2 g,與50.0 mL的濃硝酸恰好完全反應,產生氣體4.48 L(標準狀況),則下列說法正確的是
A.產生的氣體是0.2 mol NO2 |
B.硝酸的物質的量濃度為12 mol·L-1 |
C.反應中被還原和未被還原的硝酸物質的量之比為3∶2 |
D.要使產生的氣體恰好完全被水吸收需要通入氧氣0.075 mol |
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科目:高中化學 來源: 題型:單選題
把3體積的NO2氣體,依次通過下列3個分別裝有①NaHCO3飽和溶液②濃H2SO4③Na2O2的裝置后,用排水法把殘留氣體收集到集氣瓶中,集氣瓶內氣體應是(同溫同壓下測定)
A.1體積NO | B.2體積NO2和0.5體積O2 |
C.2體積O2 | D.0.25體積O2 |
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