题目内容

下图中的每一方格表示有关的一种反应物或生成物,其中粗框表示初始反应物(反应时加入或生成的水,以及生成沉淀J时的其它产物均已略去)。

填写下列空白:
(1)物质B是     ,F是     ,J是     。
(2)反应①的离子方程式是      
  B:Cl2,F:Fe,J:Fe(OH)3
(2)Cl2+2OH ="===" ClO+Cl+H2O
 解答本题应采用正向思维,从电解饱和食盐水的反应入手:
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2
从题示框图B物质既能与A反应生成D和E,又能与C反应生成G。从电解食盐水的产物分析,只有Cl2符合这特点,它能与氢氧化钠(A)反应生成NaClO(生成的H2O略去)
Cl2+2NaOH=NaClO+NaCl+H2O
还能与氢气(C)在点燃条件下生成HCl
Cl2+H22HCl
由此推断出A(NaOH)、B(Cl2)、C(H2)、G(HCl)
然后需确定F,F既能与Cl2直接反应生成I,又能与HCl反应生成H和氢气,H在Cl2作用下还能转化为I,则F应该是变价金属铁(Fe)用相关反应验证:
2Fe+3Cl22FeCl3
Fe+2HCl ="===" FeCl2+H2
2FeCl2+Cl="===" 2FeCl3
至此框图中的大部分都得到合理解释。
最后需确定沉淀J(难点),按框图所示沉淀J既可由FeCl3(I)与D反应而生成,又可以由FeCl2(H)与D反应而生成,J一定是含铁化合物,此时需判断D,D是NaClO与NaCl中的一种,但NaCl不能与FeCl3或FeCl2反应生成J。 D只能是次氯酸钠NaClO。
NaClO是一种强氧化性盐(含);又是强碱(NaOH)弱酸(HClO)盐,在水中水解而显碱性。因此当它与FeCl3反应时显示了碱性从而生成 Fe(OH)3,(J)沉淀;当它与 FeCl2反应时显示了氧化性和碱性的双重作用,也生成了Fe(OH)3(J)沉淀。这样确认J是 Fe(OH)3
本题从电解食盐水出发组成一个氯单质和无机物之间相互反应的网络,可谓起点低、落点高。试题涉及的知识面广,考查了氯单质、氯化物、氯的含氧化合物、铁元素的变价、铁和亚铁化合物的相互转化、次氯酸钠的氧化性和水解性,几乎概括了中学化学范围内氯、铁两种重要元素及其化合物的基本内容。
本题还以上述知识为载体多方面地考查了思维能力与思维方法(分析与综合、比较与论证)是一道典型的能力测试题。
练习册系列答案
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绿矾(FeSO4·7H2O)、硫酸亚铁铵(FeSO4·(NH4 )2SO4·6H2O)是重要的化学化工试剂。工业上常利用机械加工行业产生的废铁屑为原料制备。
   
图Ⅰ                                      图Ⅱ
请回答下列问题:
(1)图Ⅰ用于制备绿矾。其中锥形瓶中盛放的药品或原料是__________,集气瓶的作用是__________;烧杯中主要发生:①CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4②4CuSO4+PH3+4H2O=H3PO4+4H2SO4+4Cu↓,则烧杯中盛放的试剂是___      ___,其作用是_______________。
(2)图Ⅱ用于制备硫酸亚铁铵。在0~60℃的温度范围内,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比硫酸铵、硫酸亚铁的溶解度小,冷却混合液至室温便析出硫酸亚铁铵。具体操作:①打开活塞____________,关闭活塞_________,从分液漏斗滴入6 mol·L-1 H2SO4到250 mL锥形瓶,充分反应。②待锥形瓶中的铁屑快反应完时,关闭活塞________,打开活塞________。③放置一段时间,试剂瓶底部将结晶出硫酸亚铁铵。
(3)在制备硫酸亚铁的过程中,理论上控制铁过量或酸过量均有利于防止Fe2+被氧化。设计两个实验:实验一,控制酸过量;实验二,控制铁过量;其余步骤同,制得硫酸亚铁铵,并对产品质量进行检测。检测结果如下:
序号
反应物用量
产品质量
1
n(H2SO4):n(Fe)>1:1
介于Ⅰ级~Ⅱ级之间
2
n(H2SO4):n(Fe)<1:1
优于Ⅰ级
已知产品质量标准:Fe3+的质量分数等于0.005%,产品质量定为Ⅰ级;Fe3+的质量分数等于0.01%,产品质量定为Ⅱ级,从实验结果中,可得出制备硫酸亚铁溶液时,反应控制___________过量为最佳。

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