题目内容
【题目】铁有两种氯化物，都是重要的化工试剂，它们的一些性质及制备方法如下所示：
Ⅰ．氯化铁：熔点为306℃，沸点为315℃，易吸收空气中的水分而潮解。工业上采用向500～600 ℃的铁粉中通入氯气来生产无水氯化铁。
Ⅱ．氯化亚铁：熔点为670 ℃，易升华。工业上采用向炽热铁粉中通入氯化氢来生产无水氯化亚铁。
实验室可用如图所示的装置模拟工业生产无水氯化铁，请回答相关问题：
(1)装置A用于KMnO4固体与浓盐酸反应制氯气，反应的离子方程式为_______。
(2)导管b口应与_______(从虚线框内装置中选择装置后用字母代号填空)连接，这样可避免反应系统与环境间的相互影响。
(3)实验完成后，取广口瓶C中收集到的产物进行如下测定①称取4.52 g样品溶于过量的稀盐酸中；②加入足量H2O2；③再加入足量NaOH溶液；④过滤、洗涤后灼烧沉淀；⑤称量所得红棕色固体为2.40 g。则该样品中铁元素的质量分数为___________%(结果精确到小数点后两位)。
(4)由以上数据分析和计算得出结论：
①用此装置制得的无水氯化铁含铁量______(填“偏高”或“偏低”)，显然其中含有较多的__________(填化学式)杂质。
②若要得到较纯净的无水氯化铁，可采取的装置改进措施是_________________。
【答案】2MnO4-＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O F 37.17 偏高 FeCl2 在装置A、B间加装一个盛有饱和食盐水的洗气瓶
【解析】
实验的意图是利用Fe与Cl2反应制取FeCl3，Cl2用KMnO4与浓盐酸反应制得，由于浓盐酸易挥发出氯化氢，所以Cl2中混有HCl和水蒸气，用饱和食盐水除去氯化氢，用浓硫酸去除水蒸气；若不去除HCl，则Fe与HCl反应生成FeCl2混在FeCl3中；Cl2有毒，会污染环境，应用碱液吸收，另外，FeCl3易吸潮水解，所以收集装置中应防止水蒸气的进入。
(1)装置A用于KMnO4固体与浓盐酸反应制氯气，发生反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，离子方程式为2MnO4-＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；
答案为：2MnO4-＋10Cl－＋16H＋=2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O；
(2)碱石灰为氢氧化钠与生石灰的混合物，能够与氯气反应，也能够吸收水蒸气，干燥气体；尾气处理时，既要考虑Cl2的充分吸收，又要考虑防止水蒸气进入装置内，使氯化铁吸潮水解，所以应选择F装置，从而确定导管b口应与F连接；
答案为：F；
(3)m(Fe2O3)=2.40g，n(Fe)=
=0.03mol，该样品中铁元素的质量分数为
=37.17%；
答案为：37.17；
(4)①因为Cl2中的HCl与Fe反应生成FeCl2，混入FeCl3中，所以用此装置制得的无水氯化铁含铁量偏高，显然其中含有较多的FeCl2；
答案为：偏高；FeCl2；
②若要得到较纯净的无水氯化铁，应在Cl2干燥前，除去Cl2中有的HCl，可采取的装置改进措施是在装置A、B间加装一个盛有饱和食盐水的洗气瓶；
答案为：在装置A、B间加装一个盛有饱和食盐水的洗气瓶。
【题目】某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。
（1）检验产物
①取出少量黑色固体，洗涤后，__（填操作和现象），证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液，滴加K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有__。
（2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是__（用离子方程式表示）。针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号 | 取样时间/min | 现象 |
ⅰ | 3 | 产生大量白色沉淀；溶液呈红色 |
ⅱ | 30 | 产生白色沉淀；较3min时量少；溶液红色较3min时加深 |
ⅲ | 120 | 产生白色沉淀；较30min时量少；溶液红色较30min时变浅 |
（资料：Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN）
②对Fe3+产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3+；
假设b：空气中存在O2，由于__（用离子方程式表示），可产生Fe3+；
假设c：酸性溶液中NO3-具有氧化性，可产生Fe3+；
假设d：根据__现象，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。
③下列实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ：向硝酸酸化的__溶液（pH≈2）中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液，3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ：装置如图。其中甲溶液是__，操作及现象是__。
（3）根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ~ⅲ中Fe3+浓度变化的原因：__。
【题目】甲醇是重要的化工原料，利用煤化工中生产的CO、CO2和H2可制取甲醇等有机物，发生的反应有：
①CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) △H1=－99kJmol-1
②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H2
相关物质的化学键键能数据如下：CH3OH结构式
化学键 | C=O(CO2) | H—H | C—O | H—O | C—H |
E/(kJ·mol-1) | 803 | 436 | 343 | 465 | 413 |
(1)该反应△H2=____________。
(2)关于反应①下列说法，正确的是____________。
A.该反应在任何温度下都能自发进行
B.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
C.使用催化剂，不能提高CO的转化率
D.增大压强，该反应的化学平衡常数不变
(3)在某温度下，将1.0moCO与2.0molH2充入2L的空钢瓶中，发生反应①，在第5min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为0.1。在第10min、20min时分别改变反应条件，甲醇的浓度在不同条件下的变化状况如图所示：
①从反应开始到5min时，生成甲醇的平均速率为____________。
②H2的平衡转化率α=____________%，化学平衡常数K=____________。
③1min时，υ正____________υ逆(填“大于”“小于”或“等于”)
④1mim时υ正____________4min时υ逆(填“大于”“小于”或“等于”)
⑤比较甲醇在7～8min、12～13min和25～27min时平均反应速率[平均反应速率分别以υ(7～8)、υ(12～13)、υ(25～27)表示的大小____________。
⑥若将钢瓶换成同容积的绝热容器，重复上述试验，平衡时甲醇的物质的量分数____________0.1(填“>”、“<”或“=”)。