题目内容

合肥市某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应,设计了如图所示装置进行实验。

(1)实验过程中,观察到B中的实验现象是                                                　。
一段时间后,观察到从C中有少量的气泡冒出,此气泡的成分是　　　             。
(2)用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是                                                              　;
反应结束后,不需要打开胶塞,就可使装置中残留气体完全被吸收,应当采取的操作是                                 　。
(3)反应一段时间后,他们对A中溶液的金属阳离子进行了探究。
①提出假设:
假设1:溶液中只存在Fe2+;
假设2:　                                  ; 
假设3:溶液中存在Fe2+和Fe3+。
②请你设计实验验证上述假设1,写出实验操作步骤、实验现象及结论。限选试剂:酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、淀粉KI溶液、KSCN溶液。
实验操作步骤
实验现象
结论
 
 
 
 
(1)品红溶液褪色　H2
(2)便于控制铁与浓硫酸的反应和停止　从D管口向A中鼓入大量的空气
(3)①溶液中只存在Fe3+
②
实验操作步骤
实验现象
结论
方法一:取少量A中溶液分别加入甲、乙两支试管中;甲中滴加少量酸性高锰酸钾溶液;乙中滴加少量KSCN溶液
甲中高锰酸钾溶液褪色;乙中KSCN溶液不变红
溶液中存在Fe2+,不存在Fe3+
方法二:取少量A中溶液加入试管中,滴入少量KSCN溶液,一段时间后再加入少量氯水
加入KSCN溶液不显红色,继续加入少量氯水,溶液显红色
溶液中不存在Fe3+,存在Fe2+
 
(1)A中开始可能发生的反应有:2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O、Fe+Fe2(SO4)33FeSO4,随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,铁与稀硫酸反应产生氢气。
(2)将抽动的铁丝脱离液面,反应停止,将抽动的铁丝插入液面,反应开始;鼓入空气将试管内的气体排出。
(3)检验Fe2+时必须防止Fe3+的干扰,Fe3+与酸性高锰酸钾溶液不反应,而Fe2+具有较强的还原性,因此Fe2+能使酸性高锰酸钾溶液褪色,选择酸性高锰酸钾溶液。但必须还要证明溶液中不含选用KSCN溶液。
练习册系列答案
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工业上以黄铜矿(主要成分是CuFeS2，杂质不溶于水和酸)为原料，制备蓝色晶体G，其化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，涉及流程如下：

已知25℃时，几种金属氢氧化物的溶度积常数和完全沉淀的pH范围如下表：

（1）黄铜矿在空气中焙烧能生成铁和铜的低价硫化物，写出其反应的化学方程式：                    ；
（2）试剂X的化学式为               ；
（3）常温下，0.1 mol／L试剂Y的pH=11，则该温度下，试剂Y的电离常数为                  ，用pH试纸测该溶液pH值的方法是                                                  ；
（4）在溶液N中加入乙醇的目的是                                                    。
铜及其化合物在生产、生活中有广泛的应用。
(1)铜可采用如下方法制备：
火法炼铜：Cu2S＋O22Cu＋SO2
湿法炼铜：CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu
上述两种方法中，铜元素均被________(填“氧化”或“还原”)成铜单质。
(2)印刷电路板上使用的铜需要回收利用。
方法一：用FeCl3溶液浸泡印刷电路板制备CuCl2·2H2O，实验室模拟回收过程如下：


①证明步骤1所加FeCl3溶液过量的方法是_________________________________。
②步骤2中所加的氧化剂最适宜的是______________________________________。
A．HNO3      B．H2O2      C．KMnO4
③步骤3的目的是使溶液的pH升高到4.2，此时Fe3＋完全沉淀，可选用的“试剂1”是________。(写出一种即可)
④蒸发浓缩CuCl2溶液时，要滴加浓盐酸，目的是________(用化学方程式并结合简要的文字说明)，再经冷却、结晶、过滤，得到CuCl2·2H2O。
方法二：用H2O2和稀硫酸共同浸泡印刷电路板制备硫酸铜时，其热化学方程式是：
Cu(s)＋H2O2(l)＋H2SO4(aq)=CuSO4(aq)＋2H2O(l)　ΔH1＝－320 kJ·mol－1
又知：2H2O2(l)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH2＝－196 kJ·mol－1
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则反应Cu(s)＋H2SO4(aq)=CuSO4(aq)＋H2(g)的ΔH＝________。
(3)欲实现反应Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑，在你认为能实现该转化的装置中的括号内，标出电极材料(填“Cu”或“C”)。
2010年上海世博会中国馆（东方之冠）给人强烈的视觉冲击，它的主体结构是用国产Q460钢制成的。下列有关说法正确的是（ ）
A．冶炼钢铁常采用热分解法
B．Q460是含铁、碳、硅、锰、硫、磷等元素的合金钢，其中铁和锰不属于主族元素
C．铝热法炼铁的反应需要高温的条件，所以是吸热反应
D．增加炼铁高炉的高度可以减少尾气CO的排放
工业上用FeCl3溶液腐蚀印刷线路板，现有一块重250g的印刷线路板投入到500mL 2mol/L FeCl3溶液，一段时间后，取出干燥后称重218g，假设溶液体积不变，则下列说法正确的是（  ）
A．在反应后的溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈红色
B．反应后溶液中c(Cl-)=6mol/L
C．反应后溶液中加入铁屑不溶解
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三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。探究过程如下：
查阅资料：Cu2O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO。
提出假设
假设1：红色粉末是Fe2O3
假设2：红色粉末是Cu2O
假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加KSCN试剂。
（1）若假设1成立，则实验现象是_____________________________________________。
（2）若滴加KSCN试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理吗？________。简述你的理由(不需写出反应方程式)____________
________________________________________________________________________。
（3）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是________，写出发生反应的离子方程式________________________________。
探究延伸
经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。
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（5）实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矾(CuSO4·5H2O)。经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋分别生成沉淀的pH如下：
物质
Cu(OH)2
Fe(OH)2
Fe(OH)3
开始沉淀pH
6.0
7.5
1.4
沉淀完全pH
13
14
3.7
 
实验室有下列试剂可供选择：A.氯水　B．H2O2　C．NaOH　D．Cu2(OH)2CO3
实验小组设计如下实验方案：

试回答：
①试剂1为________(填字母，后同)，试剂2为________。
②固体X的化学式为____________________________________________________。
③操作Ⅰ为___________________________________________________________。
工业上以钛铁矿为原料制备二氧化钛的工艺流程如下图所示。钛铁矿的主要成分为钛酸亚铁(FeTiO3)，其中一部分铁元素在风化过程中会转化为＋3价。

已知：TiOSO4遇水会水解。
(1)步骤②中，用铁粉将Fe3＋转化为Fe2＋的离子方程式为_______________________
(2)步骤③中，实现混合物的分离是利用物质的________(填字母序号)。
a．熔、沸点差异　     b．溶解性差异　   c．氧化性、还原性差异
(3)步骤②、③、④中，均需要进行的操作是________(填操作名称)。
(4)请结合化学用语用化学平衡理论解释步骤④中将TiO2＋转化为H2TiO3的原理：
____________________________________________________________。
(5)利用生产过程中的废液与软锰矿(主要成分为MnO2)反应可生产硫酸锰(MnSO4，易溶于水)，该反应的离子方程式为__________________________________
(6)研究发现，用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2－CaO作电解质，利用如图所示装置可获得金属钙，并可以钙为还原剂，还原二氧化钛制备金属钛。
写出阳极的电极反应式：_________________________

在制备金属钛前后，CaO的总量不变，其原因是______________________________________(请结合化学用语解释)。
利用制取硫酸产生的矿渣（主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、Al2O3及SiO2等）制备高纯氧化铁（α-Fe2O3）的工艺流程如下：

（1）“酸浸”过程中Fe3O4发生反应的离子方程式为______________________________。为提高“酸浸”中铁元素的浸出率，除了采用合适的液固比和循环浸取外，适宜的条件还有____________________、____________________。（任举两例）
（2）调节pH至5.5的目的是______________________________________。
（3）滤液②中加入NH4HCO3时需要控制反应温度不能过高，原因是__________________________________________________。（答一点即可）
（4）在空气中煅烧FeCO3制备高纯氧化铁的化学方程式为_______________________________________________________。
某课题组研究以硫铁矿（主要成分为FeS2）为原料制备氯化铁晶体（FeCl3·6H2O）的工艺，其设计的流程如下：

回答下列问题：
（1）已知在焙烧硫铁矿石过程中铁元素转化成了Fe3O4，则该反应的化学方程式                 ；
（2）“酸溶”中反应的离子方程式为                                     ；
（3）“过滤”后滤液中金属阳离子有                   ；
（4）“氧化”中使用的氧化剂最好是                    ；
（5）该工艺流程中产生的SO2会污染空气并形成酸雨，下列物质：①BaCl2②品红③石灰乳 ④O2，用于吸收SO2最好的是              。

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