题目内容

(17分)某同学利用下图所示的实验装置进行铁跟水蒸气反应的实验,并继续研究铁及其化合物的部分性质。

已知:①FeO + 2H= Fe2+ + H2O②Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ +3 H2O ③Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ +2Fe3+ +4 H2O

请回答下列问题:

(1)硬质试管中发生反应的化学方程式为                                       

(2)该同学欲确定反应一段时间后硬质试管中固体物质的成分,设计了如下实验方案:

①待硬质试管冷却后,取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B;

②取少量溶液B滴加KSCN溶液,若溶液变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意)         ,若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意)         

A.一定有Fe3O4,可能有Fe               B.只有Fe(OH)3                        C.一定有Fe3O4和Fe

D.一定有Fe(OH)3,可能有Fe E.只有Fe3O4                                                                                         

(3)该同学按上述实验方案进行了实验,结果溶液未变红色,原因是                                   

                                     (用离子方程式表示)。

(4)该同学马上另取少量溶液B,使其跟NaOH溶液反应。若按下图所示的操作,可观察到生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象,请写出与上述现象相关的反应的化学方程式                                                 

(5)一段时间后,该同学发现(3)中未变红的溶液变成红色,说明Fe2+ 具有   性。由此可知,实验室中含Fe2+的盐溶液需现用现配制的原因是                           ,并且配制含Fe2+的盐溶液时应加入少量         

(6)乙同学为了获得持久白色的Fe(OH)2沉淀,准备用右图所示装置,用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液与新制的FeSO4溶液反应。获得不含O2的蒸馏水的方法是______________。反应开始时,打开止水夹的目的是___________________________________;一段时间后,关闭止水夹,在试管_______(填“A”或“B”)中观察到白色的Fe(OH)2

 

【答案】

(1)3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2 (2分)        (2)A,C(2分)

(3)Fe + 2Fe3+= 3Fe2+(2分)(出现此方程式才给分,只写Fe3O4 + 8H+= Fe2+ +2Fe3+ +4 H2O不给分)

(4)FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+ Na2SO4 (2分) 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 (2分)

(5)还原(1分),Fe2+易被空气中的氧气氧化而变质(1分),铁粉(1分)

(6)把蒸馏水煮沸(1分),利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气,防止Fe(OH)2被空气中氧气氧化(2分),B(1分)。

【解析】

试题分析:1)硬质试管中发生反应是铁与水蒸气的反应,注意铁只能生成四氧化三铁和氢气,不能写出三氧化二铁;

(2)若溶液变红色则说明溶液中有三价铁离子,不能排除溶液中是否有亚铁离子,所以硬质试管中固体物质的成分一定有Fe3O4,可能有Fe,若溶液未变红色则说明溶液中无三价铁离子,则一定有过量的铁把三价铁还原为二价铁离子,硬质试管中固体物质的成分一定有Fe3O4和Fe。

(3)说明过量的铁把三价铁还原为二价铁,Fe + 2Fe3+= 3Fe2+

(4)生成白色沉淀是氢氧化亚铁,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色是氢氧化亚铁被氧气氧化为氢氧化铁, FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+ Na2SO4, 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3

(5)未变红的溶液变成红色,Fe2+ 被氧化为三价铁离子,说明具有还原性。实验室中含Fe2+的盐溶液需现用现配制的原因是易被空气中的氧气氧化而变质,并且配制含Fe2+的盐溶液时应加入少量铁粉,可以把氧化后的三价铁再还原成亚铁离子。

(6)获得不含O2的蒸馏水的方法一般是煮沸溶液,赶走气体。反应开始时,打开止水夹的目的是利用铁粉和稀硫酸反应产生的氢气排出试管A、B中的空气,防止Fe(OH)2被空气中氧气氧化;一段时间后,关闭止水夹,A中的氢气不能排出,在试管内使压强越来越大,把A中的硫酸亚铁赶入到B中,在B中会出现白色沉淀Fe(OH)2

考点:考查铁与水蒸气反应的实验,检验二价铁及三价铁的方法,氢氧化亚铁的制备,铁三角的转化。

点评:对于铁单质及其化合物的转化是高中的重点和难点,经常以离子的检验、除杂、物质的制备等题型出现,比较综合,考查学生的综合思维能力。

 

练习册系列答案
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(17分)某学生课外学习活动小组针对教材中铜与浓硫酸反应,提出了研究“能够与铜反应的硫酸的最低浓度是多少?”的问题,并设计了如下方案进行实验:

实验试剂:18mol/L硫酸20mL,纯铜粉足量,足量2mol/LNaOH溶液

请根据实验回答问题:

⑴首先根据上图所示,组装实验装置,并在加入试剂前先进行            操作。

⑵烧杯中用NaOH溶液吸收的物质是:      (填化学式),利用倒置的漏斗而不是将导气管直接深入烧杯中的目的是:                            

⑶加热烧瓶20分钟,烧瓶中发生反应的化学方程式是:                     。待烧瓶中反应基本结束,撤去酒精灯,利用烧瓶中的余热使反应进行完全。然后由导管a通入足量的空气,以确保烧瓶中的SO2气体全部进入烧杯中。在该实验装置中的

          (填仪器名称)起到了确保硫酸体积保持不变的作用。

⑷将充分反应后的烧杯取下,向其中加入足量的酸化的双氧水,再加入足量的BaCl2溶液,再进行                             后称量硫酸钡的质量为13.98g,请计算能与铜反应的硫酸的浓度最低是         

⑸有的同学提出在上面⑷中可以不必加入酸化的双氧水,直接进行后面的实验,也能得到准确的数据,请结合你的理解分析是否需要加入双氧水及原因:               

                                                                         

 

(17分)实验室中有三瓶失去标签的酸,分别是浓硫酸、浓盐酸和浓硝酸。
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(2)请设计一个实验装置,使铜与稀硫酸反应生成硫酸铜与氢气。在下面的方框内画出装置图,并标明电极材料名称和电解质溶液名称。

(3)实验室中欲用浓硫酸配制2.0mol·L-1的稀硫酸500mL。
①实验过程中所需仪器除了量筒、烧杯、玻璃棒外,还需要的仪器有____________________;
②下列操作中造成所配溶液浓度偏低的是_____________。
a.用量筒量取浓硫酸时仰视刻度线
b.定容时俯视刻度线
c.转移溶液后未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容
d.定容后摇匀,发现液面低于刻度,未补加蒸馏水至刻度
(4)下图所示为实验室模拟工业上利用氨催化氧化法制备硝酸的实验

用装置A制备干燥氨气,装置B制备干燥氧气。
①装置A的试管中发生反应的化学方程式为_______________________________。
装置B的烧瓶内发生反应的化学方程式为__________________________________。
②下列关于A、B装置的叙述不正确的是__________
a.若选择合适的试剂,用B装置也可制备氨气
b.实验过程中,A、B装置中一定有一个发生氧化还原反应
c.U形管中的试剂可以相同,但作用不相同
③按照a接c,b接d的顺序连接装置进行实验。
玻璃管内发生反应的化学方程式为___________________________________。
实验结束后,某同学测得装置C中试管内所得溶液的pH<7,得出的结论为该溶液一定是硝酸。该结论__________(填“严密”或“不严密”),你的理由是_____________________________。

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实验试剂:18mol/L硫酸20mL,纯铜粉足量,足量2mol/LNaOH溶液
请根据实验回答问题:

⑴首先根据上图所示,组装实验装置,并在加入试剂前先进行            操作。
⑵烧杯中用NaOH溶液吸收的物质是:      (填化学式),利用倒置的漏斗而不是将导气管直接深入烧杯中的目的是:                            
⑶加热烧瓶20分钟,烧瓶中发生反应的化学方程式是:                     。待烧瓶中反应基本结束,撤去酒精灯,利用烧瓶中的余热使反应进行完全。然后由导管a通入足量的空气,以确保烧瓶中的SO2气体全部进入烧杯中。在该实验装置中的
          (填仪器名称)起到了确保硫酸体积保持不变的作用。
⑷将充分反应后的烧杯取下,向其中加入足量的酸化的双氧水,再加入足量的BaCl2溶液,再进行                             后称量硫酸钡的质量为13.98g,请计算能与铜反应的硫酸的浓度最低是         
⑸有的同学提出在上面⑷中可以不必加入酸化的双氧水,直接进行后面的实验,也能得到准确的数据,请结合你的理解分析是否需要加入双氧水及原因:               
                                                                         

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请回答下列问题:
(1)硬质试管中发生反应的化学方程式为                                       
(2)该同学欲确定反应一段时间后硬质试管中固体物质的成分,设计了如下实验方案:
①待硬质试管冷却后,取少许其中的固体物质溶于稀硫酸得溶液B;
②取少量溶液B滴加KSCN溶液,若溶液变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意)         ,若溶液未变红色则说明硬质试管中固体物质的成分是(只有一个选项符合题意)         

A.一定有Fe3O4,可能有FeB.只有Fe(OH)3C.一定有Fe3O4和Fe
D.一定有Fe(OH)3,可能有Fe E.只有Fe3O4
(3)该同学按上述实验方案进行了实验,结果溶液未变红色,原因是                                   
                                     (用离子方程式表示)。
(4)该同学马上另取少量溶液B,使其跟NaOH溶液反应。若按下图所示的操作,可观察到生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色的现象,请写出与上述现象相关的反应的化学方程式                                                 

(5)一段时间后,该同学发现(3)中未变红的溶液变成红色,说明Fe2+ 具有   性。由此可知,实验室中含Fe2+的盐溶液需现用现配制的原因是                           ,并且配制含Fe2+的盐溶液时应加入少量         
(6)乙同学为了获得持久白色的Fe(OH)2沉淀,准备用右图所示装置,用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液与新制的FeSO4溶液反应。获得不含O2的蒸馏水的方法是______________。反应开始时,打开止水夹的目的是___________________________________;一段时间后,关闭止水夹,在试管_______(填“A”或“B”)中观察到白色的Fe(OH)2

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