题目内容
【题目】钢铁制品经常进行烤蓝处理,即在铁制品的表面生成一层致密的Fe3O4。某学习小组为了研究烤蓝铁片,分别进行了以下实验操作:
①把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末。
②取m g该粉末,放入28.00 mL 1 mol/L的盐酸中,恰好完全反应,生成标准状况下的气体134.4 mL,向溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象。
③再取三份不同质量的粉末,分加加到相同体积(V)、物质的量浓度均为l0.00 mol/L的三份硝酸溶液中,充分反应后,固体全部溶解,有关的实验数据如下表所示(假设NO是硝酸的唯一还原产物):
实验序号 | Ⅰ | Ⅱ | Ⅲ |
加入粉末质量/g | 13.68 | 27.36 | 34.20 |
生成气体的体积(标准状况)/L | 2.912 | 5.824 | 6.720 |
完成下列各题:
(1)实验②所得溶液中的溶质是_______(写化学式),样品中n(Fe)∶n(Fe3O4)=________,m=____________。
(2)计算实验③中每份硝酸溶液的体积(V)(mL)_________。
(3)若向实验Ⅱ所得溶液中继续加入铜粉,要使溶液中Cu2十、Fe2+、Fe3+同时存在,求加入铜粉的物质的量的范围___________。
【答案】FeCl2 4∶1 0.912 g 180 mL 0.105mol<n(Cu)<0.315mol
【解析】
(1)由于向溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象可知反应后生成的物质为FeCl2,由于放入盐酸的量为28.00 mL× 1 mol/L=0.028mol,故产生FeCl2的物质的量为0.028/2=0.014mol。其中单质铁分别与盐酸、Fe3O4二者发生反应,①由生成标准状况下的气体134.4 mL(0.006mol),根据电荷守恒可知,混合物中与盐酸发生产生气体的单质铁为0.006mol,②Fe3O4与Fe、HCl共同反应,在该反应中铁元素总量为:0.014mol-0.006mol=0.008mol,且该反应方程式为Fe3O4+8HCl+Fe=4FeCl2+4H2O,通过该反应方程式可知Fe3O4为0.002mol,发生该反应的单质铁为0.002mol。故总的Fe物质的量为0.008mol,Fe3O4为0.002mol。故比例为4∶1。质量为0.002mol×232g/mol +0.008mol×56g/mol =0.912g。
(2)根据三个实验,通过投入粉末质量与产生气体的体积比例关系可知,Ⅰ、Ⅱ为硝酸过量,Ⅲ为粉末过量。可通过实验Ⅲ计算出硝酸的体积。由于假设NO是硝酸的唯一还原产物,且产生的气体的物质的量为6.720L/22.4L·mol-1=0.3mol。则N元素得到电子数为0.3mol×3=0.9mol。由于Ⅲ中混合物质量为34.2g,且n(Fe)∶n(Fe3O4)=4:1,则Fe为0.3mol,Fe3O4为0.075mol,由于氮元素得到电子数共为0.9mol,故溶液中为Fe(NO3)2、Fe(NO3)3两种溶质,计算可知Fe(NO3)2为0.075mol,Fe(NO3)3为0.45mol。故溶液中硝酸根含量为0.075mol×2+0.45mol×3=1.5mol。则该反应中N元素总物质的量为1.5mol+0.3mol=1.8mol。故硝酸的体积为180mL。
(3)27.36g 粉末,根据n(Fe)∶n(Fe3O4)=4:1可知含铁元素0.42mol,由于硝酸过量,产物为硝酸铁,故II反应需用硝酸1.52 mol(硝酸共1.8mol),故II溶液中有Fe3+0.42 mol,过量硝酸0.28mol,
nmin=0.105mol n=0.21mol nmax =0.21mol+0.105mol=0.315mol。故答案为:0.105mol<n(Cu)<0.315mol。
【题目】在通风橱中进行下列实验:
步骤 | |||
现象 | Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色 | Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止 | Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡 |
下列说法不正确的是
A. I中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O2=2NO2
B. II中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反应
C. 对比I、II中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D. 针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化