题目内容

8．绿矾（FeSO4•7H2O）是治疗缺铁性贫血的特效药．某学校的化学兴趣小组的同学对绿矾进行了如下的探究：
（一）FeSO4•7H2O的制备
该化学兴趣小组的同学在实验室通过如下实验由废铁屑（含少量氧化铜、氧化铁等杂质）制备FeSO4•7H2O晶体：
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废铁屑用水洗涤2～3遍．
②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在50～80℃之间至铁屑耗尽；
③趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；
④待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2～3次，再用滤纸将晶体吸干；
⑤将制得的FeSO4•7H2O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存．
请回答下列问题：
（1）实验步骤①的目的是除油污．
（2）实验步骤②明显不合理，理由是应该铁屑过量，否则溶液中可能有铁离子和铜离子存在．
（3）为了洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质，实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，原因是用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗．
（二）探究绿矾（FeSO4•7H2O）热分解的产物．
已知SO3的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃，该小组设计如图所示的实验装置（图中加热、夹持仪器等均省略）：

[实验过程]
①仪器连接后，检查装置A与B气密性；
②取一定量绿矾固体置于A中，通入N2以驱尽装置内的空气，关闭k，用酒精灯加热硬质玻璃管；
③观察到A 中固体逐渐变红棕色，B中试管收集到无色液体，C中溶液褪色；
④待A中反应完全并冷却至室温后，取少量反应后固体于试管中，加入硫酸溶解，取少量滴入几滴KSCN溶液，溶液变红色；
⑤往B装置的试管中滴入几滴BaCl2溶液，溶液变浑浊．
（4）实验结果分析
结论1：B中收集到的液体是H2SO4溶液；
结论2：C中溶液褪色，可推知产物中有SO2；
结论3：综合分析上述实验③和④可推知固体产物一定有Fe2O3．
[实验反思]
（5）请指出该小组设计的实验装置的明显不足：在C装置后增加一套尾气处理装置．
（6）分解后的固体中可能含有少量FeO，取上述实验④中盐酸溶解后的溶液少许于试管中，选用一种试剂鉴别，该试剂最合适的是b．
a．氯水和KSCN溶液     b．酸性KMnO4溶液      c．H2O2     d．NaOH溶液．

分析 （1）碳酸钠的水溶液显碱性，油污的主要成分为油脂，在碱性条件下易发生水解，水解后变成易溶于水的物质，可以除去铁屑表面的油污；
（2）废铁屑中含少量氧化铜、氧化铁等杂质；
（3）降低溶解度，减少损失；
（4）硫酸钡是白色沉淀，二氧化硫能使品红褪色；
（5）二氧化硫会对大气造成污染；
（6）+2价铁离子能使酸性KMnO4溶液褪色．

解答 解：（1）油污的主要成分为油脂，在碱性条件下易发生水解，水解后变成易溶于水的高级脂肪酸钠和丙三醇，而铁屑及其氧化物与碳酸钠都不反应，也不溶于水，碳酸钠的水溶液可以除去铁屑表面的油污，
故答案为：除油污；
（2）废铁屑中含少量氧化铜、氧化铁等杂质，与硫酸反应后，溶液中会混有铁离子和铜离子，故铁屑应过量，
故答案为：应该铁屑过量，否则溶液中可能有铁离子和铜离子存在；
（3）绿矾易溶于水，降温可以降低其溶解度，减少损失，
故答案为：用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗；
（4）往B装置的试管中滴入几滴BaCl2溶液，溶液变浑浊，说明B中收集到的液体是硫酸溶液；品红溶液褪色，说明有SO2生成，
故答案为：H2SO4溶液；SO2；
（5）二氧化硫会对大气造成污染；故应有尾气吸收装置，
故答案为：在C装置后增加一套尾气处理装置；
（6）+2价铁离子具有还原性，能使酸性KMnO4溶液褪色，反应为：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，
故答案为：b．

点评 本题是一道实验探究题，能较好的考查学生分析和解决问题的能力，解答时要依据题干提供信息，结合相关知识细心分析解答，题目难度中等．

练习册系列答案
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7．已知2SO2（g）十O2（g）$?_{催化剂}^{加热}$2SO3（g）反应过程的能量变化如图所示．请回答下列问题：
（1）1mol SO2（g）氧化为1mol SO3（g）放出的热量为99.00kJ•mol-1，写出该反应的热化学方程式2SO2（g）十O2（g）?2SO3（g）△H=-198.00 kJ/mo1．
（2）①在图中标出该反应的活化能E和反应热△H；
②该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低，请在图中画图表示出来，并进行必要的标注．
（3）能够说明在恒温恒容条件下，上述反应已经达到化学平衡状态的是AC．
A．容器中气体总压强不变                 B．容器中混合气体的密度不变
C．每生成1mol SO3的同时生成1molSO2D．SO2、O2、SO3的物质的量之比为2：1：2
（4）在400℃，常压下，向体积为2L的密闭容器中充入2mol SO2（g）和1.92mol O2（g），充分反应后，达平衡时测得还有0.04molL-1 SO2剩余，求该反应在平衡时O2的转化率及SO3的物质的量浓度（要求写出三段式计算过程）．
8．对于0.1mol•L-1NH4Cl溶液，下列说法正确的是（　　）
A．稀释后溶液pH降低B．通入少量HCl，c（NH4+）不变c（Cl-）增大
C．c（NH4+）+c（OH-）＜c（Cl-）+c（H+）D．c（Cl-）＞c（H+）＞c（NH4+）
16．已知可逆反应CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g），达到平衡时，K=$\frac{c（C{O}_{2}）×c（{H}_{2}）}{c（CO）×c（{H}_{2}O）}$，K是常数，只与温度有关，与浓度无关．
（1）830K时，若起始时c（CO）=2mol•L-1，?c（H2O）=3mol•L-1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为40%；K值为1．
（2）830K时，若只将起始时c（H2O）改为6mol•L-1，则水蒸气的转化率为25%．
（3）若830K时，起始浓度c（CO）=a mol•L-1，c（H2O）=b mol•L-1，H2的平衡浓度c（H2）=c mol•L-1?
①a、b、c之间的关系式是$\frac{c×c}{（a-c）×（b-c）}$=1；
②当a=b时，a=2c．
3．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，同温度下涉及如下反应：
a、2NO（g）+Cl2（g）?2ClNO（g）△H1＜0       其平衡常数为K1
b、2NO2（g）+NaCl（s）?NaNO3（s）+ClNO（g）△H2＜0     其平衡常数为K2
（1）4NO2（g）+2NaCl（s）?2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）△H3的平衡常数K=$\frac{{{K}_{2}}^{2}}{{K}_{1}}$（用K1、K2表示）．△H3=2H2-△H1（用△H1、△H2表示）．
（2）为研究不同条件对反应a的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2mol NO和0.1mol Cl2，10min时反应a达到平衡．测得10min内υ（ClNO）=7.5×10-3mol•L-1•min-1，则平衡后n（Cl2）=0.025mol，NO的转化率α1=75%．其它条件保持不变，反应a在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率为α2，α1＜α2（填“＞”“＜”或“=”），平衡常数K1不变（填“增大”“减小”或“不变”）．若要使K1减小，可采用的措施是升高温度．
13．按要求回答下列问题：
（1）实验室铝粉和Fe2O3作铝热反应实验，铝热反应的方程式为2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al2O3+2Fe，该实验中除用到铝粉和Fe2O3外，需要的试剂还有ab（填编号）．a．KClO3      b．Mg    c．MnO2    d．KCl
（2）据文献报道，在实际反应中铝热反应的产物成分较为复杂．某课题组对铝热反应产物的成分进行探究，经成分分析，发现主要得到甲和乙两种产物．甲由具有相同电子层结构的阴、阳离子构成；乙是一种铁铝的金属互化物（可用FexAly表示），取该合金粉末2.47g，滴加足量浓NaOH溶液，充分搅拌、过滤、洗涤得固体．再将所得固体在空气中充分加热、灼烧得红棕色粉末1.60g．
①甲的化学式为Al2O3，乙的组成可表示为Fe2Al5．
②甲的晶体是耐高温材料，用此材料做成的坩埚，不能用来熔融NaOH，用化学方程式解释其原因Al2O3+2NaOH+3H2O═2Na[Al（OH）]4；
含二氧化硅材料做成的坩埚不能（填“能”或“不能”）用来熔融NaOH．
③如图表示室温下相同组分的乙分别在两种不同的酸中的腐蚀情况，由图可知，乙在65%浓硝酸中具有比较强的抗腐蚀性，原因可能是遇浓硝酸表面钝化，阻碍进一步反应（只要体现出“钝化”即可）．
20．一定温度下，将3mol A气体和1mol B气体通人一密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）?xC（g）．请填写下列空白：
（1）若容器体积固定为2L，反应2min时测得剩余0.6mol B，C的浓度为0.4mol/L．
①x=2；
②4min后，C的浓度小于0.8mol/L （填“大于”、“等于”或“小于”）；
③已知平衡混合物中C的体积分数为25%，则A的转化率为40%；
④改变起始物质加入的量，欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等，起始加入的三种物质的物质的量分别为a、b、c，它们之间应该满足的关系式为n（A）+1.5n（C）=3、n（B）+0.5n（C）=1；
（2）若维持容器压强不变，改变起始物质加入的量，欲使反应达到平衡时C的物质的量是原平衡的2倍，则应加入6mol A气体和2mol B气体．
17．氮、磷及其化合物在科研及生产中均有着重要的应用．
（1）某课外学习小组欲制备少量NO气体，写出铁粉与足量稀硝酸反应制备NO的离子方程式：Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O．
（2）利用NH3的还原性可消除氮氧化物的污染，相关热化学方程式如下：
H2O（l）=H2O（g）△H1=+44.0kJ•mol-1
N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H2=+229.3kJ•mol-1
4NH3（g）+5O2（g）=4NO（g）+6H2O（g）△H3=-906.5kJ•mol-1
4NH3（g）+6NO（g）=5N2（g）+6H2O（l）△H4
则△H4=-2317kJ•mol-1．
（3）磷及部分重要化合物的相互转化如右图所示．
①步骤Ⅰ为白磷的工业生产方法之一，反应在1300℃的高温炉中进行，其中SiO2的作用是用于造渣（CaSiO3），焦炭的作用是做还原剂．
②不慎将白磷沾到皮肤上，可用0.2mol/L CuSO4溶液冲洗，根据步骤Ⅱ可判断，1mol CuSO4所能氧化的白磷的物质的量为0.05mol
③步骤Ⅲ中，反应物的比例不同可获得不同的产物，除Ca3（PO4）2外可能的产物还有CaHPO4、Ca（H2PO4）2．
18．将充有m mol NO和n mol NO2气体的试管倒立于水槽中，然后通入m mol O2，若已知n＞m，则充分反应后，试管中的气体在同温同压下的体积为（　　）
A．$\frac{4n-1}{2}$B．$\frac{n-m}{3}$C．$\frac{3m+n}{3}$D．3（n-m）

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