题目内容
【题目】某兴趣小组研究含铁元素的盐类物质的制备、保存和性质。
实验I. 配制FeCl2溶液:向0.1 mol·L-1 FeCl3溶液中加入足量铁粉,充分振荡,备用。
(1)FeCl3溶液与铁粉反应的离子方程式是__________。
(2)在老师的指导下,配制的FeCl2溶液底部仍保留一层铁粉,请说明该操作的必要性__________。
实验II. 通过Fe(NO3)2的性质实验,探究试剂添加顺序的不同对现象和反应的影响。
实验 | 试剂及操作 | 现象 | |
试管 | 滴管 | ||
0.1 mol/L Fe(NO3)2溶液 | 实验i: 先滴加1.0 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液; 再滴加1.5mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液 | i. 滴加NaOH溶液后__________;加酸后溶液变为黄色 | |
实验ii: 先滴加1.5 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液; 再滴加1.0 mL 0.5 mol·L-1 NaOH溶液 | ii. 加酸时溶液无明显现象;加碱后溶液依然没有明显变化 |
(3)实验i中滴加NaOH溶液后出现的一系列现象是__________;请用化学或离子方程式说明Fe(NO3)2溶液中滴加碱溶液后出现此系列现象的原因__________、__________。
(4)探究实验ii中先滴加H2SO4溶液时Fe(NO3)2溶液中是否发生了反应:
A. 向1.0 mL 0.1 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液中__________(填写具体实验方法),溶液立即变红,说明加酸时溶液中发生了反应,生成了Fe3+。
B. 推测溶液中产生Fe3+的可能原因有两种:
a. 酸性条件下,__________;
b. 酸性条件下,Fe2+可能被空气中的O2氧化,写出相应的离子方程式:___________。
【答案】2Fe3++Fe=3Fe2+ Fe2+具有还原性,易被氧气氧化为Fe3+,加铁粉可抑制Fe3+的生成 生成白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 滴加KSCN溶液,没有明显现象,再向其中滴加1.5 mL 1.0 mol· L-1 H2SO4溶液 Fe(NO3)2溶液中的Fe2+被NO3-氧化 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
【解析】
(1)FeCl3溶液与铁粉反应,Fe3+被Fe还原生成Fe2+。
(2)配制的FeCl2溶液底部仍保留一层铁粉,一旦生成Fe3+,可被Fe还原。
(3)实验i中滴加NaOH溶液后,起初生成Fe(OH)2,最后转化为Fe(OH)3。
(4)A.向1.0 mL 0.1 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液中,加酸后生成Fe3+,则应加入检验Fe3+的试剂。
B.推测溶液中产生Fe3+的可能原因有两种:
a. 酸性条件下,NO3-表现氧化性;
b. 酸性条件下,Fe2+可能被空气中的O2氧化,生成Fe3+和H2O。
(1)FeCl3溶液与铁粉反应,Fe3+被Fe还原生成Fe2+,离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+。答案为:2Fe3++Fe=3Fe2+;
(2)配制的FeCl2溶液底部仍保留一层铁粉,一旦生成Fe3+,可被Fe还原,该操作的必要性是Fe2+具有还原性,易被氧气氧化为Fe3+,加铁粉可抑制Fe3+的生成。答案为:Fe2+具有还原性,易被氧气氧化为Fe3+,加铁粉可抑制Fe3+的生成;
(3)实验i中滴加NaOH溶液后,出现的一系列现象是生成白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色;Fe(NO3)2溶液中滴加碱溶液后出现此系列现象的原因是Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。答案为:生成白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色;Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓;4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(4)A.向1.0 mL 0.1 mol·L-1 Fe(NO3)2溶液中,加酸后生成Fe3+,则应加入检验Fe3+的试剂,具体实验方法为滴加KSCN溶液,没有明显现象,再向其中滴加1.5 mL 1.0 mol· L-1 H2SO4溶液。答案为:滴加KSCN溶液,没有明显现象,再向其中滴加1.5 mL 1.0 mol· L-1 H2SO4溶液;
B.推测溶液中产生Fe3+的可能原因有两种:
a. 酸性条件下,Fe(NO3)2溶液中的Fe2+被NO3-氧化;答案为:Fe(NO3)2溶液中的Fe2+被NO3-氧化;
b. 酸性条件下,Fe2+可能被空气中的O2氧化,生成Fe3+和H2O,离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O。答案为:4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O。
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【题目】铅蓄电池是常用的化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解液为稀硫酸。放电时,该电池总反应式为:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。请根据上述情况判断:
(1)该蓄电池的负极材料是_________,放电时发生_________(填“氧化”或“还原”)反应。
(2)该蓄电池放电时,电解质溶液的酸性_________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)已知硫酸铅为不溶于水的白色固体,生成时附着在电极上。试写出该电池放电时,正极的电极反应_______________________________________(用离子方程式表示)。
(4)氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于铅蓄电池。若电解质为H2SO4溶液,则氢氧燃料电池的正极反应式为__________________________________。
(5)铅的电解精炼是工业上实现废铅回收以及粗铅提纯的重要手段。铅的电解精炼在由PbSiF6和H2SiF6两种强电解质组成的水溶液中进行。从还原炉中产出的某粗铅成分如下表所示:
成分 | Pb | Cu | Ag | Fe | Zn | Sn | 其它 |
% | 97.50 | 1.22 | 0.12 | 0.15 | 0.09 | 0.64 | 0.28 |
①电解精炼时阳极泥的主要成分是______(元素符号)。
②电解过程中,粗铅表面会生成SiF6气体,写出该电极反应式________。