题目内容
【题目】1.为探究某铁碳合金与浓硫酸在加热条件下的反应的部分产物,并测定铁碳合金中铁元素的质量分数,某化学活动小组设计了如图所示的实验装置,并完成以下实验探究。
(1)往圆底烧瓶中加入m g铁碳合金,并滴入过量浓硫酸,未点燃酒精灯前,A、B中均无明显现象,其原因是:①常温下碳与浓硫酸不反应;②___________。
(2)点燃酒精灯,反应一段时间后,从A中逸出气体的速率仍然较快,除因反应温度较高外,还可能的原因是___________________。
(3)装置B的作用是___________________________。
(4)甲同学观察到装置C中有白色沉淀生成,他认为使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳。装置A中能产生二氧化碳的化学方程式为___________________。
(5)乙同学认为甲同学的结论是错误的,他认为为了确认二氧化碳的存在,需在装置B和C之间添加装置M。装置E、F中盛放的试剂分别是______、_____。重新实验后证明存在CO2,则装置F中的现象是______________。
(6)有些同学认为合金中铁元素的质量分数可用KMnO4溶液来测定(5Fe2++Mn
+8H+
5Fe3++Mn2++4H2O)。测定铁元素质量分数的实验步骤如下:
Ⅰ.往烧瓶A中加入过量铜使溶液中的Fe3+完全转化为Fe2+,过滤,得到滤液B;
Ⅱ.将滤液B稀释为250 mL;
Ⅲ.取稀释液25.00 mL,用浓度为c mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,三次滴定实验消耗KMnO4溶液体积的平均值为V mL。
①步骤Ⅱ中,将滤液B稀释为250 mL需要用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外,还必须要用到的是_________。
②判断滴定终点的标志是_____________________。
③铁碳合金中铁元素的质量分数为___________________。
【答案】常温下Fe在浓硫酸中发生钝化 铁、碳、硫酸溶液形成原电池 检验SO2的存在 C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2SO2↑+2H2O 酸性KMnO4溶液或溴水(或其他合理答案) 品红溶液 品红溶液不褪色或无明显现象 250 mL容量瓶 滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液,溶液呈浅紫色,且30 s内不变色 
%.
【解析】
在常温下，Fe和C，与浓硫酸均不反应，在加热条件下，可以反应，生成SO2和CO2，利用品红检验SO2，利用石灰水检验CO2，但是SO2的存在会对CO2的检验产生干扰，因此需要除杂，并且验证SO2已经被除尽。
(1)在加热条件下C和浓硫酸发生氧化还原反应，常温下，铁和浓硫酸发生钝化现象，C和浓硫酸不反应，所以在未点燃酒精灯前A、B均未产生现象，故答案为：铁和浓硫酸发生钝化现象；
(2)随着反应的进行，溶液浓度减小，速率应该减小，但事实上反应速率仍较快，该反应没有催化剂，浓度在减小，压强没有发生改变，只能是Fe和C形成原电池，Fe作负极，加快了氧化还原反应的速率所以速率加快的原因可能是C、Fe和硫酸构成原电池，从而加速反应速率；
(3)SO2能和有色物质反应生成无色物质而具有漂白性，SO2能使品红溶液褪色，所以B可以检验SO2的存在；
(4)加热条件下，C和浓硫酸发生氧化还原反应生成CO2、SO2和H2O，反应方程式为C+2H2SO4(浓) 
CO2↑+2SO2↑+2H2O；
(5)SO2也能使澄清石灰水变浑浊，用澄清石灰水检验CO2之前要除去SO2，防止对CO2造成干扰，所以在B-C之间增加装置酸性高锰酸钾溶液或溴水和品红溶液，酸性高锰酸钾或溴水是吸收二氧化硫、品红溶液是检验二氧化硫是否除尽，如果二氧化硫完全被吸收，则F中溶液不褪色或无明显现象；
(6)①要测量Fe的质量分数，配制溶液的时候不能粗略地用烧杯稀释，而应该使用容量瓶，因此还需要容量瓶250mL容量瓶；
②Fe2＋和高锰酸钾发生氧化还原反应而使溶液褪色，高锰酸钾溶液有颜色、生成的锰离子无色，所以有明显的颜色变化。终点的标志为滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液,溶液呈浅紫色,且30 s内不变色；
③设参加反应的亚铁离子的物质的量为x，消耗的高锰酸钾的物质的量为0.001cVmol。
根据5Fe2＋+MnO4－+8H＋═5Fe3＋+Mn2＋+4H2O中Fe2＋和MnO4－的比例关系，有
5 Fe2＋~MnO4－
5mol 1mol
x 0.001cVmol
5mol：1mol=x：0.001cVmol
；
则250mL滤液中n(Fe2＋)=0.005cVmol×10=0.05cVmol，
根据Fe原子守恒得n(Fe)=(Fe2＋)=0.05cVmol，
m(Fe)=0.05cVmol×56g·mol－1=2.8cVg
Fe质量分数=
。
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【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0.05 mol·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K3[Fe(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，且溶液颜色变浅、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3 min时量少；溶液红色较3 min时加深 |
ⅲ | 120 | 产生白色沉淀；较30 min时量少；溶液红色较30 min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，3 min时溶液呈浅红色，30 min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】元素周期表与元素周期律在学习、研究和生产实践中有很重要的作用。下表列出了a～f6元素在周期表中的位置。
族 周期 | ⅠA | ⅡA | ⅢA | ⅣA | ⅤA | ⅥA | ⅦA | 0 |
一 | ||||||||
二 | a | b | ||||||
三 | c | d | e | f |
回答下列问题
(1)写出a单质的电子式________。
(2)画出b的原子结构示意图：__________。
(3)写出c单质和水反应的化学方程式：__________。
(4)金属性c强于
(5)已知硒(Se)与e同主族，且位于e的下一个周期，根据硒元素在元素周期表中的位置推测硒及其化合物可能具有的性质是______。
①最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SeO3
②SeO2既有氧化性又有还原性
③气态氢化物的稳定性比e元素的弱
【题目】合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。
（1）反应N2(g) + 3H2(g) 
2NH3(g)的化学平衡常数表达式为______。
（2）请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反
应固氮的原因是______。
序号 | 化学反应 | K(298K)的数值 |
① | N2(g) + O2(g) | 5×10-31 |
② | N2(g) + 3H2(g) | 4.1×106 |
（3）对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在一定条件下氨的平衡含量如下表。
温度/℃ | 压强/MPa | 氨的平衡含量 |
200 | 10 | 81.5% |
550 | 10 | 8.25% |
① 该反应为______（填“吸热”或“放热”）反应。
② 其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量减小的原因是______（填字母序号）。
a. 温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动
b. 温度升高，浓度商(Q)变大，Q > K，平衡逆向移动
c. 温度升高，活化分子数增多，反应速率加快
d. 温度升高，K变小，平衡逆向移动
③ 哈伯选用的条件是550℃、10 MPa，而非200℃、10 MPa，可能的原因是______。
（4）一定温度下，在容积恒定的密闭容器中充入1 mol 氮气和3 mol氢气，一段时间后达化学平衡状态。若保持其他条件不变，向上述平衡体系中再充入1 mol氮气和3 mol 氢气，氮气的平衡转化率______（填“变大”“变小”或“不变”）。
（5）尽管哈伯的合成氨法被评为“20世纪科学领域中最辉煌的成就”之一，但仍存在耗能高、产率低等问题。因此，科学家在持续探索，寻求合成氨的新路径。下图为电解法合成氨的原理示意图，阴极的电极反应式为______。
