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艺术生文化课补习名校-远飞学校-金属及其化合物
发布人:管理员 时间:2020-11-11

 

 

20(14)[2019·北京海淀区期中考试]某学习小组学习了亚铁盐的性质后,欲探究FeSO4溶液分别与Na2CO3溶液、NaHCO3溶液的反应。已知:Fe(OH)2FeCO3均为白色沉淀,不存在Fe(HCO3)2。实验操作及现象记录如下:

实验

试剂

操作及现象

试管()

试管()

实验a

1.0 mol·L1 FeSO4溶液24 mL

1.0 mol·

L1 Na2CO3溶液24 mL

倾倒完后,迅速用橡胶塞塞紧试管()的口部,反复上下颠倒摇匀,使反应物充分混合。反应过程中无气泡产生,有白色絮状沉淀生成。放置1.52 h后,白色絮状沉淀转化为白色颗粒状沉淀

实验b

1.0 mol·L1 FeSO4溶液10 mL

1.0 mol·

L1

NaHCO3溶液20 mL

倾倒完后,迅速产生白色颗粒状沉淀和大量气泡。振荡,经24 min后液面上方试管内壁粘附的白色颗粒状沉淀物变成红褐色

(1)甲同学认为实验a中白色颗粒状沉淀是FeCO3,写出该反应的离子方程式:________________;他为了证实自己的观点,进行实验:取少量白色颗粒状沉淀,加入________,发现产生大量气泡。

(2)乙同学推测实验a的白色颗粒状沉淀中还可能含有Fe(OH)2,他将实验a中两种溶液体积均改成15 mL后再进行实验,证实了他的推测。能证明Fe(OH)2存在的实验现象是________________

(3)实验b中白色颗粒状沉淀的主要成分也为FeCO3,写出生成FeCO3的离子方程式:________________________

(4)实验b中液面上方试管内壁附着的白色颗粒状沉淀物变成红褐色,主要原因是潮湿的FeCO3被氧气氧化,写出该反应的化学方程式:________________________

(5)乙同学反思,实验a中含有Fe(OH)2,实验b中几乎不含有Fe(OH)2,对比分析出现差异的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

 

 

16答案:(1)能保证氨水顺利地滴入三颈烧瓶中

(2)防止FeCl3FeCl2的混合溶液中Fe2被氧化 水浴加热

(3)Fe22Fe38NH3·H2O===Fe3O48NH4()4H2O

(4)能快速得到干燥的超顺磁性的Fe3O4粒子 将得到的固体分散在水中,观察是否有丁达尔效应 BD

(5)滴入最后一滴标准液,溶液变成淡红色且半分钟内不恢复原色 m(5.8cV)×100%

解析:本题考查超顺磁性的Fe3O4粒子的实验制备及产品中Fe3O4的含量测定。(1)恒压滴液漏斗可以使液体物质的液面上下气体压强一致,液体能顺利滴下。(2)空气中的氧气能够将溶液中的Fe2氧化为Fe3,通入N2可以将装置内的空气排出,防止三颈烧瓶内FeCl3FeCl2的混合溶液中Fe2被氧化;由于反应温度控制在50 ,所以采用的加热方法可以为水浴加热。(3)在有N2保护和剧烈搅拌条件下,向FeCl3FeCl2的混合溶液中滴加氨水,可得到黑色的Fe3O4,同时产生NH4Cl,根据原子守恒和电荷守恒,可得制备超顺磁性的Fe3O4粒子反应原理的离子方程式为Fe22Fe38NH3·H2O===Fe3O48NH4()4H2O(4)充分反应后,将三颈烧瓶中的混合物通过离心分离,然后水洗,最后用无水乙醇洗涤,由于无水乙醇容易挥发,所以用无水乙醇洗涤的目的是快速得到干燥的超顺磁性的Fe3O4粒子;超顺磁性的Fe3O4粒子平均直径为25 nm,溶于水可形成胶体,为了验证得到的固体是超顺磁性的Fe3O4粒子,可将其分散在水中,观察是否有丁达尔效应;为了检验超顺磁性粒子中含有+2价的铁元素,可先用盐酸溶解,再加入铁氰化钾溶液,产生蓝色沉淀,则说明含有+2价的铁元素。(5)Fe3O4与稀硫酸反应产生的离子中含有Fe2Fe3,而Fe(OH)3与稀硫酸反应只产生Fe3,所以用酸性KMnO4溶液滴定时,当Fe2反应****,再滴入KMnO4溶液,溶液变为淡红色,故滴定终点为滴入最后一滴标准液,溶液变成淡红色,且半分钟内不恢复原色。根据Fe3O48H===Fe22Fe34H2OMnO4()5Fe28H===Mn25Fe34H2O,可得关系式:5Fe3O45Fe2MnO4()n(KMnO4)c mol·L1×V×103 LcV×103 mol,则n(Fe3O4)5n(KMnO4)×20 mL(100 mL)25cV×103 mol,故m g试样的纯度wm g(25cV×10-3 mol×232 g·mol-1)×100%m(5.8cV)×100%

17答案:(1)3 盐 ZnFe2O4CO2 4mol

(2)适当增大硫酸的浓度(其他合理答案也可) Zn2Fe3Fe2Cu2

(3)H2O22Fe22H===2Fe32H2O 调节溶液的pH,促进Fe3水解

解析:ZnFe2O4Zn为+2价,O为-2价,根据化合物中各元素正负化合价代数和为0,可推知Fe的化合价是+3。从物质分类角度来说,ZnFe2O4属于盐。该反应中Fe元素由+2价升为+3价,C元素一部分由+3价升为+4价、一部分降为+2价,故氧化产物是ZnFe2O4CO2。每生成1 mol ZnFe2O4,转移电子的物质的量为4 mol(2)酸浸时,为了提高酸浸效率,还可以适当增大硫酸的浓度、升高温度、搅拌等。酸浸时,锌焙砂中ZnOZnFe2O4转化成Zn2Fe3CuOFeO转化成Cu2Fe2(3)净化H2O2的作用是将Fe2氧化为Fe3,离子方程式为:2Fe2H2O22H===2Fe32H2O。试剂X的作用是调节pH,促进Fe3的水解,将Fe3转化为Fe(OH)3而除去。

18答案:(1)把烧渣粉碎、适当提高硫酸的浓度等

(2)过滤

(3)SiO2 4FeS3O26H2SO4===2Fe2(SO4)36H2O4S

(4)热水浴

(5)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤

解析:(1)提高酸浸速率的措施常用的方法有把烧渣粉碎、适当提高硫酸的浓度。(2)结合操作1后面出现滤渣和溶液X,可推出该操作为过滤。(3)烧渣的成分中含有SiO2,该物质不能与硫酸反应,因此滤渣中含有SiO2;滤渣中的S来自于烧渣中FeSO2H2SO4反应。(4)过程中温度要保持在7080 ,所以采取的加热方式为热水浴。(5)从溶液Y得到绿矾固体的方法为加热浓缩、冷却结晶、过滤洗涤。

19答案:(1)b

(2)取少量熔渣装入试管中,加入适量稀硫酸溶解,向溶液中加入KMnO4溶液,若溶液紫色褪去,可证明熔渣中含有FeO

(3)32 (4)a(125bc)% 偏高

解析:(1)气体XSO2SO2在碱性溶液中的溶解度较大,需要防倒吸,可用b装置吸收。(2)根据熔渣的成分,检验熔渣中含有FeO的操作为取少量熔渣于试管中,加入适量稀硫酸溶解,向溶液中加入KMnO4溶液,若溶液紫色褪去,可证明熔渣中含有FeO(3)由离子方程式3Cu8H2NO3()===3Cu22NO4H2O知,混酸中H2SO4HNO3的物质的量之比为32时,NO3()全部转化为NO,即混酸中H2SO4HNO3的****物质的量之比为3:2(4)根据题给反应知n(Cu2)n(H2Y2),故CuSO4·5H2O的质量分数为a g( mol·L-1×0.1 L×250 g·mol-1)×100%a(125bc)%。若滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入标准溶液,则会导致滴定管内溶液浓度变小,消耗标准溶液的体积增大,导致测定结果偏高。

20答案:(1)Fe2CO3(2-)===FeCO3 稀硫酸(或稀盐酸等其他合理答案)

(2)放置在空气中,沉淀颜色由白色变为灰绿色,最终变为红褐色

(3)Fe22HCO3()===FeCO3CO2H2O

(4)4FeCO3O26H2O===4Fe(OH)34CO2

(5)混合以后虽然实验bc(NaHCO3)比实验ac(Na2CO3)Na2CO3溶液的碱性(或水解程度)NaHCO3溶液的强

解析:(1)实验a中生成白色沉淀FeCO3,发生Fe2CO3(2-)之间的沉淀反应。证明白色沉淀为FeCO3,可以加入稀硫酸或稀盐酸,可观察到产生大量气泡。(2)Fe(OH)2白色沉淀不稳定,在空气中放置,易被空气中的氧气氧化为Fe(OH)3,实验现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。(3)NaHCO3溶液中HCO3()存在电离平衡:HCO3()HCO3(2-)FeSO4溶液与NaHCO3溶液反应,Fe2CO3(2-)结合为FeCO3沉淀,溶液中c(CO3(2-))减小,HCO3()的电离平衡向正反应方向移动,溶液中c(H)增大,HHCO3()反应生成H2OCO2,故生成FeCO3的离子方程式为Fe2 2HCO3()===FeCO3CO2H2O(4)潮湿的FeCO3被氧气氧化生成的红褐色沉淀为Fe(OH)3,配平化学方程式为4FeCO3O26H2O===4Fe(OH)34CO2


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