题目内容
某同学创新设计制备氢氧化亚铁的实验方案:(一)查阅资料
资料1:乙醇不与氢氧化钠或硫酸亚铁反应;乙醇与水互溶,氢氧化钠能溶于乙醇;硫酸亚铁在乙醇中的溶解度比在水中的溶解度小.氮气不能与铜反应.
资料2:几种含铁物质的颜色
化学式 | Fe | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
颜色 | 银白色 | 黑色 | 红色 | 黑色 | 白色 | 红褐色 |
①取少量的新制硫酸亚铁晶体于大试管中,向其中加入5mL热蒸馏水,使之充分溶解,然后向其中慢慢加入10mL无水乙醇,这时会发现溶液中有小气泡逸出,静置,直到无小气泡冒出为止.
②另取一支试管,向其中加入半药匙固体氢氧化钠,然后向其中加入5mL无水乙醇,充分溶解后静置.
③用长胶头滴管吸取新配制的氢氧化钠的乙醇溶液,伸入硫酸亚铁溶液中,慢慢地挤压橡胶头,连续吸取几次,使之充分反应,静置片刻,这时在试管底会有大量的白色凝乳状溶胶沉降.
④小心地倒去上层溶液,再向试管中加入3mL无水乙醇洗涤,连续洗涤两三次,这时白色的凝乳状溶胶会变成白色固体,然后倒在滤纸上使乙醇充分挥发,便得到白色固体粉末.
(1)为避免硫酸亚铁在溶于水的过程中被氧化,通常可以向溶液中加入
(2)预测上述白色固体的成分可能是
(3)写出生成白色沉淀的化学方程式:
(三)探究产物成分
Ⅰ利用如图所示装置检验白色粉末的性质:
先通入氮气排尽装置内的空气后,继续通入氮气,然后加热硬质试管,观察到无水硫酸铜逐渐变成蓝色;硬质试管里的白色固体粉末逐渐变成黑色;铜网没有明显的颜色变化.当白色固体粉末全部变成黑色粉末时,停止加热,继续通入氮气至硬质试管冷却.
Ⅱ.待冷却后,取适量黑色粉末溶于少量的稀盐酸中,黑色粉末溶解,溶液呈浅绿色,不产生气泡.
Ⅲ.取Ⅱ中的溶液于试管中,滴加酸性高锰酸钾溶液,溶液的紫色褪去.
(4)实验1中,氮气的作用是
(5)证明白色固体粉末中含有+2价铁的实验现象为
属于分解反应的化学方程式:
(6)某同学在上述实验的基础上,增加了一个实验确认白色固体中不含+3价铁,设计的实验可能是
分析:(二)(1)氢氧化亚铁的制备一定要隔绝空气,氢氧化亚铁易被氧气氧化为氢氧化铁,要制取无水酒精,需要在95%的酒精中再加入干燥剂(如无水氯化钙),脱水后可制得99%以上的无水酒精;
(2)氢氧化亚铁是一种白色的固体,被氧化后成为红褐色的氢氧化铁;
(3)硫酸亚铁可以和氢氧化钠发生复分解反应得到氢氧化亚铁白色沉淀;
(三)(4)根据实验装置和实验目的来确定氮气以及铜网的作用;
(5)亚铁离子可以和氢氧根离子反应生成白色沉淀氢氧化亚铁,氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁,根据化学反应的特征来确定所属的反应类型;
(6)根据三价铁离子可以和硫氰化钾反应生成血红色溶液来回答.
(2)氢氧化亚铁是一种白色的固体,被氧化后成为红褐色的氢氧化铁;
(3)硫酸亚铁可以和氢氧化钠发生复分解反应得到氢氧化亚铁白色沉淀;
(三)(4)根据实验装置和实验目的来确定氮气以及铜网的作用;
(5)亚铁离子可以和氢氧根离子反应生成白色沉淀氢氧化亚铁,氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁,根据化学反应的特征来确定所属的反应类型;
(6)根据三价铁离子可以和硫氰化钾反应生成血红色溶液来回答.
解答:解:(二)(1)氢氧化亚铁的制备一定要隔绝空气,因为氢氧化亚铁易被氧气氧化为氢氧化铁,硫酸亚铁溶液中慢慢加入无水乙醇可以防止亚铁离子被氧化,要制取无水酒精,需要在95%的酒精中再加入干燥剂(如无水氯化钙),脱水后可制得99%以上的无水酒精,故答案为:无水乙醇;溶液中溶解有一定量的空气;能;
(2)硫酸亚铁和氢氧化钠发生反应生成的氢氧化亚铁是一种白色的固体,可以被氧化后成为红褐色的氢氧化铁,加入乙醇可以防止被氧化,
故答案为:氢氧化亚铁;隔绝了空气防止将其氧化;
(3)硫酸亚铁可以和氢氧化钠发生复分解反应得到氢氧化亚铁白色沉淀,即FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4;故答案为:FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4;
(三)(4)根据实验装置和实验目,结合题目信息内容,确定氮气的作用是排除装置中的空气,放一个铜网可以防止生成的固体将导管堵塞,
故答案为:排尽装置内的空气;防止生成的固体将试管堵塞;
(5)亚铁离子可以和氢氧根离子反应生成白色沉淀氢氧化亚铁,氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁,检验亚铁离子的方法是:取固体物质溶于水,向其中加入氢氧化钠溶液,如果出现白色沉淀,然后变为灰绿色,最终变为红褐色,证明含有亚铁离子,发生的反应为:FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,前者属于复分解反应,后者是氧化还原反应,
故答案为:取固体物质溶于水,向其中加入氢氧化钠溶液,如果出现白色沉淀,然后变为灰绿色,最终变为红褐色,证明含有亚铁离子;FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4;4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(6)三价铁离子可以和硫氰化钾反应生成血红色溶液,故答案为:向白色固体制成的溶液中加入KSCN溶液,不变红色.
(2)硫酸亚铁和氢氧化钠发生反应生成的氢氧化亚铁是一种白色的固体,可以被氧化后成为红褐色的氢氧化铁,加入乙醇可以防止被氧化,
故答案为:氢氧化亚铁;隔绝了空气防止将其氧化;
(3)硫酸亚铁可以和氢氧化钠发生复分解反应得到氢氧化亚铁白色沉淀,即FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4;故答案为:FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4;
(三)(4)根据实验装置和实验目,结合题目信息内容,确定氮气的作用是排除装置中的空气,放一个铜网可以防止生成的固体将导管堵塞,
故答案为:排尽装置内的空气;防止生成的固体将试管堵塞;
(5)亚铁离子可以和氢氧根离子反应生成白色沉淀氢氧化亚铁,氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁,检验亚铁离子的方法是:取固体物质溶于水,向其中加入氢氧化钠溶液,如果出现白色沉淀,然后变为灰绿色,最终变为红褐色,证明含有亚铁离子,发生的反应为:FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,前者属于复分解反应,后者是氧化还原反应,
故答案为:取固体物质溶于水,向其中加入氢氧化钠溶液,如果出现白色沉淀,然后变为灰绿色,最终变为红褐色,证明含有亚铁离子;FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4;4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(6)三价铁离子可以和硫氰化钾反应生成血红色溶液,故答案为:向白色固体制成的溶液中加入KSCN溶液,不变红色.
点评:本题是一道关于氢氧化亚铁的制备知识的综合实验考查题,要求学生具有分析和解决问题的能力,难度大.
练习册系列答案
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(一)查阅资料
资料1:乙醇不与氢氧化钠或硫酸亚铁反应;乙醇与水互溶,氢氧化钠能溶于乙醇;硫酸亚铁在乙醇中的溶解度比在水中的溶解度小.氮气不能与铜反应.
资料2:几种含铁物质的颜色
化学式 | Fe | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
颜色 | 银白色 | 黑色 | 红色 | 黑色 | 白色 | 红褐色 |
①取少量的新制硫酸亚铁晶体于大试管中,向其中加入5mL热蒸馏水,使之充分溶解,然后向其中慢慢加入10mL无水乙醇,这时会发现溶液中有小气泡逸出,静置,直到无小气泡冒出为止.
②另取一支试管,向其中加入半药匙固体氢氧化钠,然后向其中加入5mL无水乙醇,充分溶解后静置.
③用长胶头滴管吸取新配制的氢氧化钠的乙醇溶液,伸入硫酸亚铁溶液中,慢慢地挤压橡胶头,连续吸取几次,使之充分反应,静置片刻,这时在试管底会有大量的白色凝乳状溶胶沉降.
④小心地倒去上层溶液,再向试管中加入3mL无水乙醇洗涤,连续洗涤两三次,这时白色的凝乳状溶胶会变成白色固体,然后倒在滤纸上使乙醇充分挥发,便得到白色固体粉末.
(1)为避免硫酸亚铁在溶于水的过程中被氧化,通常可以向溶液中加入______.向硫酸亚铁溶液中慢慢加入无水乙醇时,产生气泡的原因是______.某同学制备无水乙醇的方法是向无水乙醇(含乙醇的质量分数为99.5%以上)中加入一定量的氯化钙,然后蒸馏得到无水乙醇,你认为此方法能否得到无水乙醇?______(填“能”或“否”).
(2)预测上述白色固体的成分可能是______,保持白色的主要原因是______.
(3)写出生成白色沉淀的化学方程式:______.
(三)探究产物成分
Ⅰ利用如图所示装置检验白色粉末的性质:
先通入氮气排尽装置内的空气后,继续通入氮气,然后加热硬质试管,观察到无水硫酸铜逐渐变成蓝色;硬质试管里的白色固体粉末逐渐变成黑色;铜网没有明显的颜色变化.当白色固体粉末全部变成黑色粉末时,停止加热,继续通入氮气至硬质试管冷却.
Ⅱ.待冷却后,取适量黑色粉末溶于少量的稀盐酸中,黑色粉末溶解,溶液呈浅绿色,不产生气泡.
Ⅲ.取Ⅱ中的溶液于试管中,滴加酸性高锰酸钾溶液,溶液的紫色褪去.
(4)实验1中,氮气的作用是______,铜网的作用是______.
(5)证明白色固体粉末中含有+2价铁的实验现象为______:写出符合要求的方程式:______.
属于分解反应的化学方程式:______;属于氧化还原反应的离子方程式:______
(6)某同学在上述实验的基础上,增加了一个实验确认白色固体中不含+3价铁,设计的实验可能是______.