某研究性学习小组对还原铁粉与水蒸气的反应产物进行科学探究.已知Ca(OH)2的分解温度为580℃.铁粉与水蒸气反应的温度为900℃:根据下图所示实验装置.进行了还原铁粉与水蒸气的反应实验.实验中观察到肥皂液中产生了大量的气泡.2的作用是 .实验中产生的气体产物是 .(2)为进一步探究还原铁粉与水蒸气反应固体产物的成分.研究性学习小组将反应后的固� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

某研究性学习小组对还原铁粉与水蒸气的反应产物进行科学探究。已知Ca(OH)₂的分解温度为580℃，铁粉与水蒸气反应的温度为900℃：根据下图所示实验装置，进行了还原铁粉与水蒸气的反应实验，实验中观察到肥皂液中产生了大量的气泡。

（1）实验中Ca(OH)₂的作用是。实验中产生的气体产物是。
（2）为进一步探究还原铁粉与水蒸气反应固体产物的成分，研究性学习小组将反应后的固体经处理后得到黑色氧化物固体，针对黑色氧化物固体，该小组提出如下的假设并进行了相关的实验：
假设一：固体为FeO
假设二：固体为Fe₃O₄
假设三：
①限选用下列试剂：盐酸、KSCN溶液、K₃Fe(CN)₆溶液、氯水，证明假设一不成立

操作	现象	结论
		假设一不成立

②为了进一步确定产物的成分，用黑色固体进行了下列实验:

加入足量氯水所发生反应的离子方程式是；检验红褐色固体是否洗涤干净的操作是；灼烧时盛放固体的仪器是；若假设二成立，黑色固体最终全部转化成的红棕色粉末的质量是 g

（1）提供反应所需的水蒸气 H₂
（2）固体为Fe₃O₄和FeO

操作	现象	结论
取适量固体于试管中，加入盐酸加热溶解，再加入KSCN溶液，振荡	溶液出现红色

2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^- 取最后一次洗涤液于试管中，再用稀硝酸酸化，再加入AgNO₃溶液，若没有浑浊，则洗涤干净。坩埚 6.

试题分析：（1）Fe与水蒸气反应应得到的是铁的氧化物和H₂。因此，反应物水蒸气可以有580℃以上高温分解Ca(OH)₂得到.（2）因为氧化铁是红色，而产物是黑色，故产物固体为FeO或Fe₃O₄或二者的化合物三种情况。①当实验证明固体产物有+3价铁时，假设一不成立。实验操作是取适量固体于试管中，加入盐酸加热溶解，再加入KSCN溶液，振荡，溶液出现红色。②固体产物用盐酸溶解后，加入氯水可将Fe²⁺氧化为Fe³⁺(2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-)。红褐色固体Fe(OH)₃中吸附了少量NaCl，用水洗涤2~3次，取最后一次洗涤液于试管中，再用稀硝酸酸化，再加入AgNO₃溶液，若没有浑浊，则洗涤干净。固体灼烧的仪器是坩埚。
由Fe₃O₄~

Fe₂O₃，5.8g Fe₃O₄产生6g Fe₂O₃。

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下列关于某些离子的检验说法正确的是

A．向某溶液中加稀盐酸，将产生的无色气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊，则原溶液中一定有CO₃^2-或HCO₃^-

B．向某溶液中加入硝酸钡溶液有白色沉淀产生，再加稀盐酸，沉淀不消失，则原溶液中一定有SO₄^2-

C．向某溶液中加入浓氢氧化钠溶液并加热，产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝，则原溶液中存在NH₄⁺

D．向某溶液中加入硝酸银溶液产生白色沉淀，再加稀盐酸，沉淀不消失，则原溶液中一定有Cl^-

（18分）铁、铝与冷浓硫酸可发生钝化现象，故工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
[探究一]
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）m g放入稀硫酸中，铁钉表面现象为。取出铁钉用蒸馏水洗涤后干燥，置于冷浓硫酸中，10分钟后移入稀硫酸溶液中，观察，开始一段时间铁钉表面无明显变化，其原因是。
（2）另称取铁钉放入足量冷浓硫酸中，加热，充分反应后，过滤得到、溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除铁单质外外还可能含有Fe³⁺、Fe²⁺。若要确认其中的Fe²⁺，可选择试剂为_________________，现象是_______________________________________________。
②乙同学根据氧化还原反应原理，认为气体中必然含有SO₂，取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应离子方程式为：________________________________________。
然后加入足量BaCl₂溶液，经适当操作后得干燥固体2.33g。由于此推知气体Y中SO₂的体积分数为。
[探究二]
分析上述实验中SO₂体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有H₂和Q气体。为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）加以验证。

（3）装置的连接顺序是________________________________。
（4）除了C中的现象证明Q存在为，认为气体Y中还含有Q的理由是（用化学方程式表示）。
（5）混合气体可能由H₂、Q、SO₂中的一种或多种气体组成，经测定其含氧量为50%，则该气体可能：①仅由SO₂组成；②由H₂和Q组成；③由H₂和SO₂组成；④由Q、SO₂组成；⑤由H₂、Q和SO₂组成；其中可能正确的有（　　）

A．用加入过量氨水并过滤的方法除去NaCl溶液中混有的AlCl₃

B．除去乙酸乙酯中少量的乙酸：用饱和碳酸钠溶液洗涤后，分液

C．除去CO₂中少量的HCl：气体通过盛有NaOH溶液的洗气瓶

D．除去FeCl₃溶液中少量的CuCl₂：用足量铁粉，过滤

下列变化属于化学变化的是

A．过滤除去水中的泥沙	B．食物腐烂
C．蒸馏法分离酒精与水	D．分液法分离四氯化碳与水

新型材料纳米级Fe粉具有超强的磁性，能用作高密度磁记录的介质以及高效催化剂等。
I．实验室采用气相还原法制备纳米级Fe,其流程如下：

（1）

固体加热脱水通常要通入。
（2）生成纳米级Fe的化学方程式为。
Ⅱ．在不同温度下，纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同：温度低于570℃时生成FeO，高于570℃时生成

。甲同学用下图所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证固体产物。

（3）B中收集到的气体是 (填名称)，C装置的作用是。
（4）乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分，进行了下列实验：

乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO。丙同学认为该结论不正确，他的理由是 (用离子方程式表示)。
（5）丁同学称取5．60gFe粉，反应一段时间后，停止加热。将试管内的固体物质在干燥器中冷却后，称得质量为6．88g。然后将冷却后的固体物质与足量FeCl₃溶液充分反应，消耗0．08molFeCl₃。丁同学实验的固体产物为。

锂被誉为“金属味精”，以LiCoO₂为正极材料的锂离子电池已被广泛用作便携式电源。工业上常以β锂辉矿(主要成分为LiAlSi₂O₆，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)为原料来制取金属锂。其中一种工艺流程如下：

已知：部分金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀时的pH：

氢氧化物	Fe(OH)₃	Al(OH)₃	Mg(OH)₂
开始沉淀pH	2.7	3.7	9.6
完全沉淀pH	3.7	4.7	11

请回答下列问题：
（1）写出反应Ⅰ中有电子转移的化学方程式_________________________；
（2）反应Ⅱ加入碳酸钙的作用是_______________；
（3）有同学认为在反应Ⅲ中只需加入碳酸钠溶液也能达成该步骤的目的，请阐述你的观点和理由 ____________；
（4）上述流程蒸发浓缩环节，若在实验室进行该操作，当蒸发浓缩至________出现时，就可停止该操作。
（5）Li与Mg、Be与Al、B与Si这三对元素在周期表中处于对角线位置，相应的两元素及其化合物的性质有许多相似之处。这种相似性称为对角线规则。步骤③中电解时，阳极产生的氯气中会混有少量氧气，原因是___________。
（6）请设计一种从水洗后的矿泥中分离出Al₂O₃的流程：
（流程常用的表示方式为：

）

某种粗盐中含有泥沙、Ca²^＋、Mg²^＋、Fe³^＋、SO等杂质。某同学在实验室中设计了用这种粗盐制备精盐的方案如下(用于沉淀的试剂稍过量)：

请回答以下问题：
(1)为操作Ⅳ选择所需仪器(用标号字母填写)：________。
A．烧杯　B．试管　C．玻璃棒　D．分液漏斗　E．漏斗　F．酒精灯　
G．蒸发皿
(2)操作Ⅲ中常用Na₂CO₃溶液、NaOH溶液、BaCl₂溶液作为除杂试剂，则加入除杂试剂的顺序为：NaOH溶液→________→________。
(3)操作Ⅲ中，判断加入BaCl₂已过量的方法是___________________________________
(4)操作Ⅴ应选择的酸是________，若将操作Ⅴ与操作Ⅳ的先后顺序对调，将会对实验结果产生的影响是___________________________________
(5)操作Ⅵ是________(选择合理操作的名称，用标号字母按操作先后顺序填写)。
a．过滤、洗涤 B．蒸发、浓缩 c．萃取、分液 D．冷却、结晶

工业上可以从电解铜的阳极泥中提取很多重要物质，其工艺流程如下：

已知：①阳极泥的主要化学成分，如表1所示
表一

主要成份	Cu Ag Au Se Te
百分含量/%	23．4 12．1 0．9 6．7 3．1

②温度和硫酸浓度对阳极泥中各组分浸出率的影响，如表2所示
表二

	固定浸出温度		固定H₂SO₄浓度
H₂SO₄浓度 mol/L	浸出率/%	浸出温度/℃	浸出率/%
H₂SO₄浓度 mol/L	Cu Ag Au Se Te	浸出温度/℃	Cu Ag Au Se Te
4	95．1 4．67 <0．2 0．83 8．93	30	87．1 4．58 <0．2 0．08 6．83
3	94．5 4．65 <0．2 0．28 6．90	40	94．5 4．65 <0．2 0．28 6．90
2	78．1 2．65 <0．2 0．05 2．85	50	96．1 5．90 <0．2 0．64 8．73

（1）步骤I的主要目的为浸出铜，此过程中发生的主要反应的化学方程式为____________分析表2数据，可知步骤I最适合的条件为                   。
（2）步骤Ⅱ中，加入Cu粉的目的是除去滤液中含碲的离子，加入NaCl的目的为____。
（3）步骤Ⅲ的操作方法为                     。
（4）步骤Ⅳ中，反应温度为75℃。加入H₂O₂溶液的作用为                  ；此过程中H₂O₂溶液的添加量要远远高于理论值，原因为                  。
（5）步骤Ⅵ中所发生反应的化学方程式为                       。
（6）步骤Ⅶ中，Te的获得可以通过碱性环境下电解Na₂TeO₃溶液实现，其阴极的电极反应式为     。
（7）步骤Ⅷ中得到的Au和Ag混合物可以用____进行分离（填选项字母）。
A．稀硝酸    B．浓盐酸    C．浓氢氡化钠溶液    D．王水

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