题目内容
草酸亚铁(FeC2O4·2H2O)用作分析试剂及显影剂和新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。已知:CO能与氯化钯(PdCl2)溶液反应生成黑色的钯粉。回答下列问题:
Ⅰ:兴趣小组对草酸亚铁的分解产物进行实验和探究。
(1)将气体产物依次通过A、澄清石灰水,B、氯化钯,观察到A中澄清石灰水变浑浊,B中有黑色物质生成,则上述现象说明气体产物中有 。
(2)探究分解得到的固体产物中铁元素的存在形式。
①提出假设
假设1: ; 假设2:FeO; 假设3:FeO和Fe的混合物。
②设计实验方案证明假设3。
限选试剂:1.0 mol·L-1盐酸、3% H2O2溶液、0.1 mol·L-1CuSO4溶液、20% KSCN溶液、蒸馏水。
| 实验步骤 | 现象与结论 |
| 步骤1:向试管中加入少量固体产物,再加入足量 ,充分振荡 | 若溶液颜色明显改变,且有 生成,则证明有铁单质存在 |
| 步骤2:将步骤1中得到的浊液过滤,并用蒸馏水洗涤至洗涤液无色 | |
| 步骤3:取步骤2得到的少量固体于试管中,滴加 | |
Ⅱ:某草酸亚铁样品中含有少量草酸。现用滴定法测定该样品中FeC2O4的含量。滴定反应是:5Fe2+ +5C2
+3Mn
+24H+
5Fe3+ +10CO2↑+3Mn2++12H2O实验方案设计为:①将准确称量的0.20 g草酸亚铁样品置于250 mL锥形瓶内,加入适量2 mol/L的H2SO4溶液,使样品溶解,加热至70 ℃左右,立即用浓度为0.020 00 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点,记下滴定管内液面读数为V1 mL。
②向上述滴定混合液中加入适量的Zn粉和过量的2 mol/L的H2SO4溶液,煮沸5～8 min,用KSCN溶液在点滴板上检验点滴液,直至溶液不立刻变红。将滤液过滤至另一个锥形瓶中,继续用0.020 00 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点,记下滴定管内液面读数为V2 mL。
③重复以上实验1～2次。
若某小组的一次测定数据记录如下:V1=" 18.90" mL,V2="6.20" mL。根据数据计算0.20 g样品中:n(Fe2+)= ; n(C2
)= ;FeC2O4的质量分数为 (精确到0.01%)。
Ⅰ.(1)CO2、CO (2)① Fe
②
Ⅱ.0.000 620 0 mol 0.000 635 0 mol 44.64%实验步骤 现象与结论 步骤1:硫酸铜溶液 暗红色固体 步骤3:过量HCl,静置,取上层清液,滴加适量H2O2 ,充分振荡后滴加KSCN 若溶液呈血红色,则证明有FeO
解析
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某课外小组学生对Cl2与FeBr2溶液反应进行实验探究。
| 操 作 | 现 象 |
| 取0．1 mol/L的FeBr2溶液10 mL，测溶液的pH | pH试纸变红（约为4） |
 | ⅰ．开始通入100 mL（折合标准状况），溶液由浅绿色逐渐变黄； ⅱ．稍后，继续通入Cl2，溶液黄色加深，变为棕黄色； iii．稍后，溶液由棕黄色变浅，最终变为黄色 |
（1）用浓盐酸和MnO2反应制取Cl2的化学方程式是 。
（2）pH≈4的原因是 （用化学用语表示）。
（3）现象i中溶液由浅绿色逐渐变黄。某学生猜测可能原因：①Cl2将Fe2+氧化为Fe3+，使溶液呈黄色；②Cl2将Br－氧化为Br2，使溶液呈黄色。证明原因①的实验方案是 ；证明原因②的实验方案是 。
（4）现象ⅱ中，溶液变为棕黄色。部分学生猜测①：可能是Cl2先将Fe2+氧化生成Fe3+，Cl2又继续氧化Br－生成Br2。部分学生猜测②：可能是Cl2先将Fe2+氧化生成Fe3+，Fe3+将Br－氧化生成Br2。某学生设计实验进行验证，请完成下列表格：
由此实验得出的结论是 。
| 试管 | 操作 | 现象 | 结论 |
| a | 取2 mL FeCl2溶液，滴加少量氯水、2滴KSCN溶液，振荡 | | Cl2的氧化性强于Fe3+ |
| b | 取2 mL FeCl3溶液，滴加少量溴化钠溶液和少量CCl4，振荡 | CCl4层没有明显变化 | |
| c | | CCl4层由无色变为橙黄色 | Cl2的氧化性强于Br2 |
某化学小组在学习元素周期律知识后，对教材中Cl2将Fe2＋氧化成Fe3＋的实验进一步思考，并提出问题：Cl2能将Fe2＋氧化成Fe3＋，那么Br2和I2能否将Fe2＋氧化成Fe3＋？
环节一：理论推测。
部分同学认为Br2和I2都能将Fe2＋氧化成Fe3＋，依据是
____________________________________________。
部分同学认为Br2和I2都不能将Fe2＋氧化成Fe3＋。还有同学认为Br2能将
Fe2＋氧化成Fe3＋，而I2不能，依据是同一主族从上到下卤素单质的氧化性逐渐减弱。
环节二：设计实验进行验证。
向大试管中加入适量铁粉，加入10 mL稀盐酸，振荡试管，充分反应后，铁粉有剩余，取上层清液进行下列实验。
实验1：
| 试管 | 操作 | 现象 |
| ① | 先向试管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向试管中滴加少量红棕色的溴水，振荡试管 | 溶液为黄色 |
| ② | 先向试管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，再向试管中滴加少量棕黄色的碘水，振荡试管 | 溶液为黄色 |
环节三：实验现象的分析与解释。
(1)甲同学认为试管①中的现象说明溴水能将Fe2＋氧化，反应的离子方程式为______________________________________________________。
乙同学认为应该补做实验，才能得出甲同学的结论。请你帮助乙同学完成实验：
实验2：
| 操作 | 现象 |
| | |
(2)该小组同学对试管②中所得的溶液呈黄色的原因展开讨论，并提出了两种假设：
假设1：碘水与FeCl2溶液不反应，黄色是碘水稀释后的颜色。
假设2.________________。
实验3：进行实验以判断假设是否成立。
| 操作 | 现象 |
| 向试管②所得的溶液中继续加入0.5 mL CCl4，充分振荡，静置一段时间。取出上层溶液，滴加KSCN溶液 | 静置后，上层溶液几乎无色，下层溶液为紫色；取上层溶液滴加KSCN溶液后，溶液呈浅红色 |
丙同学认为实验3的现象可以说明假设2成立，丁同学认为不严谨，于是设计了实验4继续探究。
实验4：
| 操作 | 现象 |
| 向另一支试管中加入2 mL新制的FeCl2溶液，滴加0.5 mL碘水后，再加入0.5 mL乙酸乙酯，充分振荡，静置一段时间。取出下层溶液，滴加KSCN溶液 | 静置后，上层溶液为紫色，下层溶液几乎无色；取下层溶液，向其中滴加KSCN溶液后，溶液没有呈浅红色 |
你认为实验4中加入乙酸乙酯的主要目的是_____________________。
丁同学根据实验4的现象得出结论：在本次实验条件下，碘水与FeCl2溶液反应的程度很小。
(3)Cl2、Br2、I2氧化Fe2＋的能力逐渐减弱，从原子结构角度解释原因：_____________________________________________。
KMnO4溶液常用作氧化还原反应滴定的标准液，由于KMnO4的强氧化性，它的溶液很容易被空气中或水中的某些少量还原性物质还原，生成难溶性物质MnO(OH)2，因此配制KMnO4标准溶液的操作如下所示：①称取稍多于所需量的KMnO4固体溶于水中，将溶液加热并保持微沸1 h；②用微孔玻璃漏斗过滤除去难溶的MnO(OH)2；③过滤得到的KMnO4溶液贮存于棕色试剂瓶并放在暗处；④利用氧化还原滴定方法，用基准试剂(纯度高、相对分子质量较大、稳定性较好的物质)溶液标定其浓度，KMnO4在滴定中被还原成Mn2+。请回答下列问题：
（1） 准确量取一定体积的KMnO4溶液需要使用的仪器是____________。
（2） 在下列物质中，用于标定KMnO4溶液的基准试剂最好选用________(填序号)。
| A．质量分数为30%的双氧水 | B．FeSO4 | C．摩尔盐 | D．Na2SO3 |
（4） 采用H2C2O4·2H2O做基准试剂的氧化还原滴定在室温时反应很慢，所以反应需要在70～80 ℃条件下进行，但温度更高会导致草酸分解产生气体，写出草酸分解的化学反应方程式 ，若如此所测得的高锰酸钾标准液浓度会 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。即使控制70～80 ℃条件，一开始滴定时反应仍然较慢，若滴加KMnO4溶液过快的话，会造成KMnO4溶液浓度局部过高而分解，因此在开始几滴操作时应 ，在滴入几滴KMnO4溶液之后，反应速率会迅速加快，该滴定操作也可相应加快，反应速率加快的原因是 。
（5）若用放置两周后的KMnO4标准溶液去测定水样中Fe2＋的含量，测得的Fe2＋浓度值将________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
为验证氧化性：Cl2＞Fe3+＞SO2，某小组用下图所示装置进行实验（夹持仪器和A中的加热装置已略，气密性已经检验完毕）
实验过程：
Ⅰ．打开弹簧夹K1-K4，通入一段时间N2，再将T型导管插入B中，继续通入N2，单后关闭K1、K2、K3 .
Ⅱ．打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热.
Ⅲ．当B中的溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K2.
Ⅳ．打开活塞b，使约2ml的溶液流入D试管中，检验其中的离子.
Ⅴ．打开弹簧夹K3、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K3.
Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅵ，检验B溶液中的离子.
（1）过程Ⅰ的目的是___________________________
（2）棉花中浸润的溶液为_______________________
（3）A中发生反应的化学方程式为_____________________________________________
（4）用70%的硫酸支取SO2，反应速率比用98%的硫酸块，原因是___________________
（5）过程Ⅳ中检验B溶液中是否含有硫酸根的操作是______________________________
（6）甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明氧化Cl2＞Fe3+＞SO2的是
| | 过程Ⅳ B溶液中含有的离子 | 过程Ⅵ B溶液中含有的离子 |
| 甲 | 有Fe3+无Fe2+ | 有SO42- |
| 乙 | 既有Fe3+又有Fe2+ | 有SO42- |
| 丙 | 有Fe3+无Fe2+ | 有Fe2+ |
（7）进行实验过程Ⅴ时，B中的溶液颜色由黄色变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。
查阅资料：Fe2+(aq)+SO32-(aq)
FeSO3（s）提出假设：FeCl3和SO2的反应经历了中间产物FeSO3，溶液的红棕色是FeSO3（墨绿色）与FeCl3（黄色）的混合颜色。
某同学设计如下实验，正式该假设的成立：
溶液E和F分别是___________、_______________
请用化学平衡原理解释步骤3红棕色溶液变为浅绿色的原因___________________________
溶液中可能含有H+、NH4+、Mg2+、Al3+、Fe3+、CO32?、SO42?、NO3?中的几种。①加入铝片，产生无色无味的气体；②加入NaOH溶液，产生白色沉淀，且产生的沉淀量与加入NaOH的物质的量之间的关系如下图所示。则下列说法正确的是（ ）
| A．溶液中一定不含CO32?，可能含有SO42?和NO3? |
| B．在滴加NaOH溶液物质的量为0．5至0．7mol时，发生的离子反应为：Al3+＋4OH-＝[Al(OH)4]- |
| C．溶液中的阳离子只有H+、Mg2+、Al3+ |
| D．n(H+)∶n(NH4+)∶n(Mg2+) =2∶4∶1 |