题目内容

12．2011年3月，日本发生9级地震，地震引发海啸及伤亡．灾区重建面临多种困难，其中饮水安全是重要问题之一．高铁酸钾是一种重要的绿色净水剂，具有净水和消毒双重功能．某课外学习小组设计如图方案制备高铁酸钾：
（1）高铁酸钾中铁元素的化合价为+6价，推测它具有的化学性质是强氧化性．
（2）在次氯酸钠（NaClO，84消毒液的主要成分）溶液中加入烧碱固体形成碱性环境，将研磨的硝酸铁少量多次地加入到上述溶液中，冰浴中反应1h．发生的离子反应为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，氧化剂是次氯酸钠．将KOH加入到反应后的溶液搅拌半小时．静置，抽滤粗产品．该反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4═K2FeO4+2NaOH．根据复分解反应原理，高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度（填“大于”、“小于”或“等于”）．
（3）在强碱性溶液中，高铁酸钾能将亚铬酸盐（KCrO2）氧化为铬酸盐（K2CrO4），生成的铬酸盐溶液酸化后，得到的重铬酸钾（K2Cr2O7）用Fe（Ⅱ）的标准溶液滴定，以二苯胺磺酸钠为指示剂．到达滴定终点时，溶液由紫色变为淡绿色（+6价铬转化成+3价铬）．有关离子方程式为FeO42-+CrO2-+2H2O═CrO42-+Fe（OH）3↓+OH-，2CrO42-+2H+═Cr2O72-+H2O，Cr2O72-+6Fe2++14H+═2Cr3++6Fe3++7H2O
现称取5.00g高铁酸钾样品于烧杯中，加入适量氢氧化钾溶液，加入稍过量的KCrO2，充分反应后，转移到250mL容量瓶中，定容，量取25.00mL，再用稀硫酸酸化，用0.100 0mol•L-1的（NH4）2Fe（SO4）2标准溶液滴定，用去标准溶液30.00mL．计算上述实验制得的样品中，高铁酸钾的质量分数为39.6%．

分析 （1）依据高铁酸钾中各元素化合价代数和为0计算得到铁元素的化合价，氧元素化合价为-2价，钾元素化合价为+1价；元素化合价处于最高价态时有影响，处于最低价态有还原性，中间价态既具有影响也具有还原性；
（2）元素化合价降低的物质做氧化剂，反应是向更难溶的方向进行；
（3）根据反应①②③可知：2FeO42-～～～～6Fe2+，根据关系式计算出K2FeO4的物质的量和质量，再计算质量分数．

解答 解：（1）在K2FeO4中，K元素的化合价为+1价，O元素的化合价为-2价，
设该化合物中Fe元素的化合价为x，
由化学式和化合物中正负化合价的代数和为零，则
（+1）×2+x+（-2）×4=0
解得x=+6
铁元素处于最高价态应有强氧化性，
故答案为：+6，强氧化性；
（2）发生的离子反应为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O，氯元素化合价降低，氧化剂是次氯酸钠，根据复分解反应原理，反应的化学方程式为2KOH+Na2FeO4═K2FeO4+2NaOH，能进行说明算错了更难溶的物质，说明高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度，
故答案为：次氯酸钠，大于；
（3）根据反应①②③可知：2FeO42-～～～～6Fe2+，
                   1mol          3mol
                   n           0.1000mol/L×0.03L
则n=1.0×10-3mol，
所以样品中高铁酸钾的质量分数为$\frac{1.0×1{0}^{-3}mol×\frac{250}{25}×198g/mol}{5.00g}$×100%=39.6%%；
故答案为：39.6%．

点评 本题考查了物质的制备流程的理解应用、实验基本操作、物质性质的分析应用、有关方程式的计算、氧化还原反应等，题目涉及的知识点较多，侧重于考查学生的实验能力和对基础知识的综合应用能力，熟练掌握基础是关键，题目难度中等．

练习册系列答案
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18．下列说法正确的是（　　）
A．H与D、16O与18O互为同位素，H216O、D216O、H218O、D218O互为同分异构体
B．金刚石、石墨均为碳的同素异形体，其化学性质与物理性质均不相同
C．
石墨烯（结构如图所示）是由碳原子构成的单层片状结构的新材料，与石墨互为同位素
D．由于氢原子可以形成H-（如NaH），所以有人建议可将氢元素排在元素周期表的ⅦA族
19．保持温度不变，向NH4Cl溶液中加入一定量的水，则（　　）
A．溶液中各离子的浓度都减小B．c（Cl-）/c（NH4+）减小
C．c（H+）/c（NH4+）增大D．c（H+）•c（OH-）减小
16．下列反应既属于化合反应，又属于氧化还原反应的是（　　）
A．Fe+2HCl═H2↑+FeCl2B．2FeCl2+Cl2 ═2FeCl3
C．CaO+H2O═Ca（OH）2D．2Fe（OH）3 $\frac{\underline{\;△\;}}{\;}$Fe2O3+3H2O
7．用含少量铁的氧化物的氧化铜制取氯化铜晶体（CuCl2•xH2O）．有如下操作：

已知：在pH为4～5时，Fe3+几乎完全水解而沉淀，而此时Cu2+却几乎不水解．
（1）溶液A中的金属离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+．能检验溶液A中Fe2+的试剂为①（填编号，下同）     ①KMnO4   ②（NH4）2S   ③NaOH   ④KSCN
（2）要得到较纯的产品，试剂可选用③④⑤
①NaOH      ②FeO     ③CuO      ④Cu（OH）2   ⑤Cu2（OH）2CO3
（3）欲测定溶液A中的Fe2+的浓度，实验前，首先要配制一定物质的量浓度的KMnO4溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、药匙、胶头滴管外，还需250mL容量瓶，下列滴定方式中（夹持部分略去），最合理的是b（填序号）

写出滴定反应的离子方程式5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
（4）某同学设计以原电池的形式实现Fe2+至Fe3+的转化，电解质溶液为稀硫酸，请写出负极的电极反应式Fe2+-e-═Fe3+
（5）为了测定制得的氯化铜晶体（CuCl2•xH2O）中x的值，某兴趣小组设计了两种实验方案
方案一：称取m g晶体灼烧至质量不再减轻为止，冷却、称量所得无水CuCl2的质量为n1g．
方案二：称取mg晶体溶于水，加入足量氢氧化钠溶液、过滤、沉淀洗涤后用小火加热至质量不再减轻为止，冷却，称量所得固体的质量为n2g．
试评价上述两种实验方案：其中正确的方案是二（填”一”或”二”）
据此计算得x=$\frac{80m-135{n}_{2}}{18{n}_{2}}$（用含m、n1或n2的代数式表示）．
17．亚硝酸钠是重要的防腐剂．某化学兴趣小组以碳和浓硝酸为起始原料，设计如下装置利用一氧化氮与过氧化钠反应制备亚硝酸钠（夹持装置和A中加热装置已略，已密性已检验）
【查阅资料】
①HNO2为弱酸，室温下存在反应3HNO2=HNO3+2NO↑+H2O；
②在酸性溶液中，NO2可将MnO4还原为Mn2且无气体生产；
③NO不与碱反应，可被酸性KMnO4溶液氧化为硝酸．
【实验操作】
①关闭弹簧夹，打开A中分液漏斗活塞，滴加一定量浓硝酸，加热；
②一段时间后停止加热；
③从C中取少量固体，检验是否是亚硝酸钠．
（1）A中反应的化学方程式是C+4HNO3（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO2↑+4NO2↑+2H2O．
（2）B中观察的主要现象是溶液变蓝，铜片溶解，导管口有无色气体冒出．
（3）检验C中产物有亚硝酸钠的实验方案（简述实验步骤、现象及结论）及相关的离子反应方程式为将生成物置于试管中，加入稀硫酸，若产生无色气体并在液面上方变为红棕色，则D中产物是亚硝酸钠．反应的离子方程式是3NO2-+2H+=NO3-+2NO↑+H2O，或将生成物置于试管中，加入酸性KMnO4溶液，若溶液紫色褪去，则D中产物是亚硝酸钠，反应的离子方程式是5NO2-+2MnO4-+6H+=5NO3-+2Mn2++3H2O．
（4）经检验C产物中亚硝酸钠含量较少．
a．甲同学认为C中产物不仅有亚硝酸钠，还有碳酸钠和氢氧化钠．生成碳酸钠的化学方程式是2CO2+2Na2O2═2Na2CO3+O2．为排除干扰，甲在B、C装置间增加一个U形管，U形管中盛放的试剂应是碱石灰（写名称）．
b．乙同学认为上述装置改进后，还会有空气参与反应导致产品不纯，所以在实验操作①之前应增加一步操作，该操作是打开弹簧夹，通入N2一段时间．
4．已知乙二酸（ HOOC-COOH）俗称草酸，它是一种易溶于水的二元弱酸，酸性强于碳酸，其盐草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物．无色晶体H2C2O4•2H2O称为草酸晶体，其熔点为101.5℃．草酸晶体失去结晶水得无水草酸，它在157℃升华．
根据上述信息，回答下列问题．
（1）向盛有2mL饱和NaHCO3溶液的试管里加入少量乙二酸溶液，观察到的现象是有无色气泡产生，写出该反应的离子方程式：2HCO3-+H2C2O4=2H2O+2CO2↑+C2O42-．
（2）配平乙二酸与酸性KMnO4溶液反应的离子方程式：
2 MnO4-+5 H2C2O4+6H+-2Mn2++10CO2↑+8H2O
（3）向试管A中加入3mL乙醇，然后边振荡试管边加入2mL浓硫酸和2mL乙二酸溶液，按下图Ⅰ连接好装置，加热3-5min．在装有饱和Na2CO3溶液的试管B中有油状且带有香味的液体产生．B中导管口在液面上而不伸入液面下的原因是防止倒吸（或防止B中液体倒吸至A中）．写出乙二酸与足量乙醇完全酯化的化学反应方程式．

（4）已知草酸分解的化学方程式为：H2C2O4═$\frac{\underline{\;187℃\;}}{\;}$H2O+CO↑+CO2↑．
利用图Ⅱ①和图Ⅱ②加热草酸晶体，以验证草酸受热是否分解．连续加热一段时间后的现象是：
图Ⅱ①：试管里澄清石灰水先变浑浊，后又变澄清，其原因是草酸受热分解产生CO2，CO2使澄清石灰水变浑浊，过量CO2使浑浊又变澄清；
图Ⅱ②：试管里澄清石灰水只变浑浊，其原因是由于大量草酸蒸气逸出，与石灰水反应生成草酸钙沉淀；
能验证草酸受热分解的装置是①（填图Ⅱ中的编号“①”或“②”），理由是：增加了冷凝回流装置，避免草酸蒸气逸出（从装置的特点分析）．
1．醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成己烯的反应和实验装置如图：
可能用到的有关数据如下：
相对分子质量密度/（g•cm-3）沸点/℃溶解性
环己醇1000.9618161微溶于水
环己烯820.810283难溶于水
在a中加入20g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1mL浓硫酸．b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过90℃．
分离提纯：
反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙．最终通过蒸馏得到纯净环己烯l0g．
回答下列问题：
（1）装置a的名称是蒸馏烧瓶．
（2）加入碎瓷片的作用是防止暴沸．
（3）本实验中最容易产生的副产物的结构简式为．
（4）分液漏斗在使用前须检漏；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的上口倒出（填“上口倒出”或“下口放出”）．
（5）分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是吸收水．
（6）本实验所得到的环已烯产率是C（填正确答案标号）．
A．41%  B．50%  C．61%  D．70%
2．Al、Fe、Cu是生活中常见的金属，也是应用最广泛的金属．请回答下列问题：
（1）将Al、Al2O3和Al（OH）3的混合物恰好与NaOH溶液反应，反应后溶液中溶质的化学式NaAlO2．
向反应后的溶液中通入过量CO2，反应的离子方程式为AlO2-+CO2+2H2O=Al（OH）3↓+HCO3-．
（2）铁的复杂氧化物Fe3O4溶于稀硫酸生成两种盐，则反应的化学方程式为Fe3O4+4H2SO4=FeSO4+Fe2（SO4）3+4H2O．
检验反应后的溶液中存在Fe2+的具体操作是取少量溶液于试管中，滴加酸性高锰酸钾溶液，若溶液紫色褪去，则反应后的溶液中存在Fe2+．
纳米级Fe3O4是一种吸附剂，在溶液中可发生如下反应：Fe3O4+H2O+O2→Fe（OH）3，每转移1mol电子生成Fe（OH）3的物质的量为3mol．
（3）2.50g CuSO4•5H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示．

请回答下列问题：
Ⅰ．试确定b点时固体物质的化学式CuSO4•H2O（要求写出必要的推理过程）；
Ⅱ．取270℃所得样品，于770℃灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为CuSO4$\frac{\underline{\;770℃\;}}{\;}$CuO+SO3↑．把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为CuSO4•5H2O．
Ⅲ.1000℃发生反应的化学方程式为4CuO$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$2Cu2O+O2↑．

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