题目内容
某研究性学习小组在研究由Fe2+制备Fe(OH)2的过程中,设计了如下实验方案:
[实验设计]
方法一:按照图1进行实验,容器A中的反应开始时,弹簧夹C处于打开状态,一段时间后,关闭弹簧夹C,容器A中的反应仍在进行.最终在
方法二:按图2进行实验,最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀.请从所提供的试剂或电极材料中选择正确的序号填在横线上:
①纯水 ②NaCl溶液 ③NaOH溶液 ④四氯化碳 ⑤CuCl2溶液 ⑥乙醇 ⑦Fe棒 ⑧植物油 ⑨碳棒
a为
[探究思考]实验表明上述实验中出现白色的沉淀会逐渐转变为灰绿色或绿色,那么如何解释出现灰绿色或绿色的现象呢?
(1)甲同学查阅资料后,得到Fe(OH)2如下信息:
阅读该资料后,你对上述实验中出现灰绿色或绿色的现象的解释是:
(2)乙同学依据配色原理:白色和棕色不可能调配成绿色或灰绿色的常识,认为绿色可能是形成Fe(OH)2?nH2O所致.用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀,观察到沉淀由绿变白的趋势.
加热时,“方法一”中弹簧夹C应处于
(3)欢迎你参加该研究小组的讨论,请提出一种在研究由Fe2+制备Fe(OH)2的过程中,有助于对沉淀由“白”变“绿”的现象进行合理解释的实验设计新思路.
[实验设计]
方法一:按照图1进行实验,容器A中的反应开始时,弹簧夹C处于打开状态,一段时间后,关闭弹簧夹C,容器A中的反应仍在进行.最终在
B
B
容器中观察到白色沉淀,该实验中涉及到的化学方程式有:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
.方法二:按图2进行实验,最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀.请从所提供的试剂或电极材料中选择正确的序号填在横线上:
①纯水 ②NaCl溶液 ③NaOH溶液 ④四氯化碳 ⑤CuCl2溶液 ⑥乙醇 ⑦Fe棒 ⑧植物油 ⑨碳棒
a为
⑦
⑦
,b为⑨或⑦
⑨或⑦
,c为⑧
⑧
,d为②或③
②或③
.(填序号)[探究思考]实验表明上述实验中出现白色的沉淀会逐渐转变为灰绿色或绿色,那么如何解释出现灰绿色或绿色的现象呢?
(1)甲同学查阅资料后,得到Fe(OH)2如下信息:
资料名称 | 物理性质描述 | 化学性质描述 |
《化学辞典》,顾翼东编,1989年版P637 | 白色无定形粉末或白色至淡绿色六方晶体 | 与空气接触易被氧化,将细粉喷于空气中,则立即燃烧出火花 |
《大学普通化学(下册)》傅鹰著P637 | 白色沉淀 | 此沉淀易被氧化成微绿色Fe3(OH)8 |
《普通化学教程》(下册)P788 | 白色 | 能强烈吸收O2,迅速变成棕色Fe(OH)3.这时作为氧化的中间产物为土绿色,其中含有Fe2+、Fe3+. |
由于Fe(OH)2部分被氧化,混入少量的Fe(OH)3
由于Fe(OH)2部分被氧化,混入少量的Fe(OH)3
;资料中提及的微绿色Fe3(OH)8,用氧化物的形式表示可写成FeO?Fe2O3?4H2O
FeO?Fe2O3?4H2O
.(2)乙同学依据配色原理:白色和棕色不可能调配成绿色或灰绿色的常识,认为绿色可能是形成Fe(OH)2?nH2O所致.用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀,观察到沉淀由绿变白的趋势.
加热时,“方法一”中弹簧夹C应处于
打开
打开
(填“打开”或“关闭”)状态,容器A中的反应须处于发生
发生
(填“停止”或“发生”)状态.写出该实验中支持乙同学观点的化学方程式Fe(OH)2?nH2O
Fe(OH)2+nH2O
| ||
Fe(OH)2?nH2O
Fe(OH)2+nH2O
.
| ||
(3)欢迎你参加该研究小组的讨论,请提出一种在研究由Fe2+制备Fe(OH)2的过程中,有助于对沉淀由“白”变“绿”的现象进行合理解释的实验设计新思路.
向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液后,观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色(或者可以将Fe(OH)3和Fe(OH)2混合后观察其颜色
向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液后,观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色(或者可以将Fe(OH)3和Fe(OH)2混合后观察其颜色
.分析:[实验设计]
方法一:根据所设计实验装置,关闭活塞C会使铁与硫酸反应放出的氢气不能排出而致使瓶A内压强增大,A瓶内压强增大使该瓶内溶液压入B瓶,并与B瓶内氢氧化钠发生反应;
方法二:按图2进行实验,最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀,则阳极上铁放电生成亚铁离子,金属或导电的非金属作阴极,阴极上氢离子放电同时有氢氧根离子生成,为防止亚铁离子被氧化,则C的密度小于d的密度;
[探究思考]
(1)根据资料中关于Fe(OH)2与Fe(OH)3的颜色信息,可判断实验中出现的灰绿色或绿色现象既非Fe(OH)2也非Fe(OH)3,而应该是二者混合的结果;根据铁元素的化合价,由物质Fe3(OH)8中铁元素化合价总和应为+8,可推断该物质的分子中含+2价Fe2+一个、+3价Fe3+二个,把铁、氢元素与氧元素结合成氧化物,而改写其化学式;
(2)根据压强对反应容器的影响及氢氧化亚铁的性质来分析;
(3)根据沉淀由“白”变“绿”的现象是由于Fe(OH)2部分被氧化而混入少量的Fe(OH)3的缘故分析,因此可采取向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液生成其混合物或直接把两种物质混合,观察颜色的方法以验证沉淀由“白”变“绿”的原因.
方法一:根据所设计实验装置,关闭活塞C会使铁与硫酸反应放出的氢气不能排出而致使瓶A内压强增大,A瓶内压强增大使该瓶内溶液压入B瓶,并与B瓶内氢氧化钠发生反应;
方法二:按图2进行实验,最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀,则阳极上铁放电生成亚铁离子,金属或导电的非金属作阴极,阴极上氢离子放电同时有氢氧根离子生成,为防止亚铁离子被氧化,则C的密度小于d的密度;
[探究思考]
(1)根据资料中关于Fe(OH)2与Fe(OH)3的颜色信息,可判断实验中出现的灰绿色或绿色现象既非Fe(OH)2也非Fe(OH)3,而应该是二者混合的结果;根据铁元素的化合价,由物质Fe3(OH)8中铁元素化合价总和应为+8,可推断该物质的分子中含+2价Fe2+一个、+3价Fe3+二个,把铁、氢元素与氧元素结合成氧化物,而改写其化学式;
(2)根据压强对反应容器的影响及氢氧化亚铁的性质来分析;
(3)根据沉淀由“白”变“绿”的现象是由于Fe(OH)2部分被氧化而混入少量的Fe(OH)3的缘故分析,因此可采取向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液生成其混合物或直接把两种物质混合,观察颜色的方法以验证沉淀由“白”变“绿”的原因.
解答:解:[实验设计]
方法一:关闭活塞C,A瓶内铁粉与稀硫酸反应放出的氢气不能排出而使瓶内气体增加,压强逐渐增大,把反应生成的硫酸亚铁溶液压入B瓶内,氢氧化钠与硫酸亚铁发生反应而生成氢氧化亚铁的沉淀,因此,在B瓶内观察到沉淀产生,涉及的反应有:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,
故答案为:B;Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
;
方法二:按图2进行实验,最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀,则阳极上铁放电生成亚铁离子,所以铁作阳极,金属或导电的非金属作阴极,可以选用铁或石墨;
阴极上氢离子放电同时有氢氧根离子生成,所以可以选用氢氧化钠溶液或氯化钠溶液,为防止亚铁离子被氧化,则C的密度小于d的密度,所以C可以选用植物油,
故选⑦、⑨或⑦、⑧、②或③;
[探究思考]
(1)由资料信息可知,氢氧化亚铁为白色而氢氧化铁为棕色,二者的混合物呈现出绿色,因此实验中出现灰绿色或绿色的现象应是生成的Fe(OH)2部分被氧化而混入少量的Fe(OH)3的缘故;资料中提及的微绿色Fe3(OH)8,可理解为Fe(OH)2与Fe(OH)3的结合起的一种物质,其中既有+2价铁也有+3价铁,因此改写为氧化物的形式时,8个氢原子应结合成4H2O,所以应写成:FeO?Fe2O3?4H2O,
故答案为:由于Fe(OH)2部分被氧化,混入少量的Fe(OH)3,FeO?Fe2O3?4H2O;
(2)验证乙同学的猜测要防止Fe (OH)2?nH2O被空气氧化,因此活塞C应处于打开状态,容器A中的反应也要继续进行,Fe (OH)2?nH2O受热分解生成氢氧化亚铁和水,
故答案为:打开,发生,Fe(OH)2?nH2O
Fe(OH)2+nH2O;
(3)由于出现的沉淀由白变绿是因为形成了Fe(OH)2与Fe(OH)3的混合沉淀,因此可利用向Fe2+和Fe3+的混合液中直接加入NaOH溶液,反应生成Fe(OH)2与Fe(OH)3的混合沉淀物,观察此时沉淀物的颜色,或直接取Fe(OH)2与Fe(OH)3进行混合,观察混合后颜色的方法,以解释沉淀由“白”变“绿”的现象;
故答案为:向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液后,观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色[或者可以将Fe(OH)3和Fe(OH)2混合后观察其颜色].
方法一:关闭活塞C,A瓶内铁粉与稀硫酸反应放出的氢气不能排出而使瓶内气体增加,压强逐渐增大,把反应生成的硫酸亚铁溶液压入B瓶内,氢氧化钠与硫酸亚铁发生反应而生成氢氧化亚铁的沉淀,因此,在B瓶内观察到沉淀产生,涉及的反应有:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O,
故答案为:B;Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑、FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
;
方法二:按图2进行实验,最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀,则阳极上铁放电生成亚铁离子,所以铁作阳极,金属或导电的非金属作阴极,可以选用铁或石墨;
阴极上氢离子放电同时有氢氧根离子生成,所以可以选用氢氧化钠溶液或氯化钠溶液,为防止亚铁离子被氧化,则C的密度小于d的密度,所以C可以选用植物油,
故选⑦、⑨或⑦、⑧、②或③;
[探究思考]
(1)由资料信息可知,氢氧化亚铁为白色而氢氧化铁为棕色,二者的混合物呈现出绿色,因此实验中出现灰绿色或绿色的现象应是生成的Fe(OH)2部分被氧化而混入少量的Fe(OH)3的缘故;资料中提及的微绿色Fe3(OH)8,可理解为Fe(OH)2与Fe(OH)3的结合起的一种物质,其中既有+2价铁也有+3价铁,因此改写为氧化物的形式时,8个氢原子应结合成4H2O,所以应写成:FeO?Fe2O3?4H2O,
故答案为:由于Fe(OH)2部分被氧化,混入少量的Fe(OH)3,FeO?Fe2O3?4H2O;
(2)验证乙同学的猜测要防止Fe (OH)2?nH2O被空气氧化,因此活塞C应处于打开状态,容器A中的反应也要继续进行,Fe (OH)2?nH2O受热分解生成氢氧化亚铁和水,
故答案为:打开,发生,Fe(OH)2?nH2O
| ||
(3)由于出现的沉淀由白变绿是因为形成了Fe(OH)2与Fe(OH)3的混合沉淀,因此可利用向Fe2+和Fe3+的混合液中直接加入NaOH溶液,反应生成Fe(OH)2与Fe(OH)3的混合沉淀物,观察此时沉淀物的颜色,或直接取Fe(OH)2与Fe(OH)3进行混合,观察混合后颜色的方法,以解释沉淀由“白”变“绿”的现象;
故答案为:向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液后,观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色[或者可以将Fe(OH)3和Fe(OH)2混合后观察其颜色].
点评:根据实验的装置图及所提供资料的分析,正确理解实验的目的及出现现象的原因,对于解答此新知识的探究型问题是尤其重要的.
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