题目内容

8．某学习小组在研究CH4还原Fe2O3的实验中，发现生成的黑色粉末各组分均能被磁铁吸引．查阅资料得知：在温度不同、受热不均时会生成具有磁性的Fe3O4．为进一步探究黑色粉末的组成及含量，他们进行如下实验．
（一）．定性检验
（1）往黑色粉末中滴加盐酸，观察到有气泡产生，则黑色粉末中一定有Fe．
（2）热还原法检验：按如图1装置连接好仪器（图中夹持设备已略去），检查装置的气密性．往装置中添加药品．打开止水夹K通人氢气，持续一段时间后再点燃C处的酒精灯．请回答下列问题：

①检查装置A气密性的方法是关闭止水夹K，往长颈漏斗加水至漏斗内的液面高于导气管，静置一段时间后液面差保持不变，说明装置A的气密性良好．
②B中试剂的名称是浓硫酸．
③若加热一段时间后，装置D中白色粉末变蓝色，对黑色粉末的组成得出的结论是黑色固体含有Fe和Fe3O4．
（3）某同学也设计一个实验方案来探究黑色粉末是否含Fe3O4：取少量黑色粉末于试管，加足量盐酸，充分振荡使黑色粉末完全溶解，滴人KSCN溶液，观察现象．请分析此方案是否可行，并解释原因．答：不可行，因Fe3O4溶于盐酸生成Fe3+与Fe反应生成Fe2+，溶液不变色．
（二）．沉淀法定量测定按如图2实验流程进行测定．
（4）操作II的名称是过滤、洗涤、转移固体．
（5）通过以上数据，计算黑色粉末中各组分的质量分别为Fe：0.56g，Fe3O4：2.32g．

分析 （1）还原Fe2O3的实验中，发现生成的黑色粉末各组分均能被磁铁吸引，往黑色粉末中滴加盐酸，观察到有气泡产生，证明含有金属铁；
（2）①装置A是启普发生器的原理应用，关闭止水夹，依据气体压强的关系，从长颈漏斗加入水至一定高度，看水面是否变化分析是否漏水；
②气体进入C装置前需要除去水蒸气，否则以炸裂玻璃管；
③D中白色粉末硫酸铜变蓝色证明反应有水生成，黑色固体中含有Fe3O4 被氢气还原生成水，判断可以含有；
（3）黑色粉末加入足量盐酸溶解后，滴入KSCN溶液，不变血红色可能有两种情况，一种是五铁离子存在，一种是有铁离子存在，和过量的铁反应生成亚铁离子；
（4）Ⅲ流程是黑色粉末加入过量盐酸溶解后，加入足量氨水沉淀离子，加入足量氢氧化钠保证碱性环境下离子全部沉淀，操作Ⅱ是过滤、洗涤得到沉淀，放在坩埚内灼烧制恒重得到红褐色固体为氧化铁；
（5）依据反应的化学方程式计算判断．

解答 解：（1）还原Fe2O3的实验中，发现生成的黑色粉末各组分均能被磁铁吸引，应为铁或四氧化三铁，换货二者混合物，往黑色粉末中滴加盐酸，观察到有气泡产生，证明含有金属铁，故答案为：Fe；
（2）①装置A是启普发生器的原理应用，关闭止水夹，依据气体压强的关系，从长颈漏斗加入水至一定高度，看水面是否变化分析是否漏水；
故答案为：关闭止水夹K，往长颈漏斗加水至漏斗内的液面高于导气管，静置一段时间后液面差保持不变，说明装置A的气密性良好；
②气体进入C装置前需要除去水蒸气，否则以炸裂玻璃管；吸收氢气中的水蒸气用浓硫酸溶液，故答案为：浓硫酸；
③D中白色粉末硫酸铜变蓝色证明反应有水生成，黑色固体中含有Fe3O4 被氢气还原生成水，发生反应4H2+Fe3O4=3Fe+4H2O，判断可以含有；依据和酸反应生成氢气和验证生成水判断黑色固体为铁和四氧化三铁，
故答案为：黑色固体含有Fe和Fe3O4；
（3）黑色粉末加入足量盐酸溶解后，滴入KSCN溶液，不变血红色可能有两种情况，一种是五铁离子存在，一种是有铁离子存在，和过量的铁反应生成亚铁离子，所以方案不正确，
故答案为：不可行，因Fe3O4溶于盐酸生成Fe3+与Fe反应生成Fe2+，溶液不变色；
（4）Ⅲ流程是黑色粉末加入过量盐酸溶解后，加入足量氨水沉淀离子，加入足量氢氧化钠保证碱性环境下离子全部沉淀，操作Ⅱ是过滤、洗涤得到沉淀，放在坩埚内灼烧制恒重得到红褐色固体为氧化铁，
故答案为：过滤；洗涤；
（5）依据反应的化学方程式，结合铁元素守恒计算判断；
Fe+Fe3O4$\stackrel{足量稀盐酸}{→}$FeCl2  FeCl3$\stackrel{足量氨水，足量氢氧化钠}{→}$Fe（OH）2 Fe（OH）3$\stackrel{灼烧至恒重}{→}$Fe2O3；
依据反应过程中铁元素守恒，3.2gFe2O3物质的量=$\frac{3.2g}{160g/mol}$=0.02mol；
设铁物质的量为X，四氧化三铁物质的量为Y，得到：56X+232Y=2.88   X+3Y=0.02×2
解方程得到X=0.01mol；Y=0.01mol；铁的质量为5.6g；四氧化三铁的质量为2.32g，
故答案为：Fe：0.56g，Fe3O4：2.32g．

点评 本题考查了探究物质组成，测定物质含量的定量实验操作和实验设计，主要考查铁及其化合物的性质应用，实验基本操作的分析判断，实验现象的推断和应用，元素守恒的计算应用，综合性较强，题目难度中等．

练习册系列答案
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6．下列有关实验操作不正确的是（　　）
A．B．C．D．
7．一定条件下，将3molA和1molB两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A（g）+B（g）?C（g）+2D（s）．2min末该反应达到平衡，生成D的物质的量为0.8mol．下列判断正确的是（　　）
A．若混合气体的密度不再改变时，该反应不一定达到平衡状态
B．2min后，加压会使正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动
C．反应过程中A和B的转化率之比为3：1
D．该条件下此反应的化学平衡常数的数值约为0.91
16．某兴趣小组同学在实验室用加热1-丁醇、浓H2SO4和溴化钠混合物的方法来制备1-溴丁烷，设计了如图所示的实验装置（其中的夹持仪器没有画出）．

请回答下列问题：
（1）A装置中，在烧杯里的液面倒扣一个漏斗，其目的是既可以吸收充分，又可以防止倒吸．
（2）制备操作中，加入的浓硫酸事先必须进行稀释，其目的是ab．（填字母）
a．减少副产物烯和醚的生成    b．减少Br2的生成   c．水是反应的催化剂
（3）有同学拟通过红外光谱仪鉴定所得产物中是否含有“-CH2CH2CH2CH3”，来确定副产物中是否存在丁醚（CH3CH2CH2CH2OCH2CH2CH2CH3）．请评价该同学设计的鉴定方案是否合理？为什么？
（4）为了进一步提纯1-溴丁烷，该小组同学查得相关有机物的有关数据如表：
物质熔点/℃沸点/℃
1-丁醇-89.5117.3
1-溴丁烷-112.4101.6
丁醚-95.3142.4
1-丁烯-185.3-6.5
则用B装置完成此提纯实验时，实验中要迅速升高温度至101.6℃收集所得馏分．
3．锌是一种应用广泛的金属，目前工业上主要采用“湿法”工艺冶炼锌．某硫化锌精矿的主要成分为ZnS（还含少量 FeS等其他成分），以其为原料冶炼锌的工艺流程如图所示：

回答下列问题：
（1）硫化锌精矿的焙烧在氧气气氛的沸腾炉中进行，所产生焙砂的主要成分的化学式为ZnO．
（2）焙烧过程中产生的含尘烟气可净化制酸，该酸可用于后续的浸出操作．
（3）浸出液“净化”过程中加入的主要物质为锌粉，其作用是置换出Fe等，反应的离子方程式为Zn+Fe2+=Zn2++Fe．
（4）电解沉积过程中的阴极采用铝板，阳极采用 Pb-Ag 合金惰性电极，阳极逸出的气体是O2．
（5）改进的锌冶炼工艺，采用了“氧压酸浸”的全湿法流程，既省略了易导致空气污染的焙烧过程，又可获得一种有工业价值的非金属单质．“氧压酸浸”中发生的主要反应的离子方程式为：2ZnS+4H++O2=2Zn2++2S↓+2H2O．
（6）硫化锌精矿（ZnS）遇到硫酸铜溶液可慢慢地转变为铜蓝（CuS）．请用简短的语言解释该反应发生的原理在一定条件下，溶解度小的矿物可以转化为溶解度更小的矿物（或在相同条件下，由于KSP（CuS）小于KSP（ZnS），故反应可以发生）．
（7）我国古代曾采用“火法”工艺冶炼锌．明代宋应星著的《天工开物》中有关于“升炼倭铅”的记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内，…，然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，…，冷淀，毁罐取出，…，即倭铅也．”该炼锌工艺过程主要反应的化学方程式为ZnCO3+2C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Zn+3CO↑．（注：炉甘石的主要成分为碳酸锌，倭铅是指金属锌）
13．铁是日常生活中用途最广、用量最大的金属材料．
（1）常温下，可用铁质容器盛装浓硫酸的原因是浓硫酸使铁表面形成一层致密稳定的氧化膜．
（2）某实验小组利用如图装置验证铁与水蒸气的反应．
①湿棉花的作用是提供水蒸气，试管中反应的化学方程式是3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2．
②实验结束后，取出少量反应后的固体于试管中，加入过量盐酸，固体完全溶解，所得溶液中存在的阳离子是b（填序号）．
a．一定有Fe2+、H+和Fe3+             b．一定有Fe2+、H+，可能有Fe3+
c．一定有Fe2+、Fe3+，可能有 H+       d．一定有Fe3+、H+，可能有Fe2+
（3）另称取一定量的铁钉放入足量的浓硫酸中，加热，充分反应后收集气体．经测定气体中含有SO2、CO2和H2．
①铁与足量的浓硫酸反应的化学方程式是2Fe+6H2SO4（浓）$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O．
②将672mL（标准状况）收集到的气体通入足量溴水中，发生反应：SO2+Br2+2H2O═2HBr+H2SO4，然后加入足量BaCl2溶液，经洗涤、干燥得到固体4.66g．由此推知收集到的气体中SO2的体积分数是66.7%．（结果保留三位有效数字）
20．氢能源是一种重要的清洁能源，现有两种可产生H2的化合物甲和乙．将6.00g甲加热至完全分解，只得到一种短周期元素的金属单质和6.72L的H2（已折算成标准状况）．甲与水反应也能放出H2，同时还产生一种白色沉淀物，该白色沉淀可溶于NaOH溶液．化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙，丙在标准状况下的密度为1.25g•L-1．请回答下列问题：
（1）甲的化学式是AlH3．
（2）甲与水反应的化学方程式是AlH3+3H2O=Al（OH）3↓+3H2↑．
（3）气体丙与金属镁反应的产物是Mg3N2（用化学式表示）．
（4）乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体丙，写出该反应的化学方程式3CuO+2NH3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2+3Cu+3H2O．有人提出产物Cu中可能还混有Cu2O，请设计实验方案验证之取样后加H2SO4，如果溶液变蓝，说明产物中含有Cu2O，反之则无Cu2O．（已知：Cu2O+2H+═Cu+Cu2++H2O）
（5）甲与乙之间可能（填“可能”或“不可能”）发生反应产生H2，判断理由是AlH3中的H为-1价，NH3中的H为+1价，有可能发生氧化还原反应生成氢气．
17．用铂电极电解CuSO4溶液，当阴极端发现有气体产生时，继续再通电一会，则加入下面哪种物质可能使电解后的溶液恢复成原来浓度和体积的是（　　）
A．无水CuSO4B．CuOC．Cu（OH）2D．CuCO3
18．一包质量29.0g的粉末，它是由NaCl、FeCl3、Na2O2、K2CO3、（NH4）2SO4、Na2SO4、KNO3中的几种物质组成的混合粉末．为测定其组成，进行以下实验：
（1）将粉末全部投入足量蒸馏水中，得到无色溶液与气体，加热使反应完全，共收集到气体6.72L（标准状况）；
（2）将（1）所得溶液分成两等份，一份滴入酚酞溶液呈红色，用浓度为4mol/L的盐酸中和，用去盐酸25.0mL；
（3）将另一份溶液用稀硝酸酸化，无气体产生，再加入过量的Ba（NO3）2溶液，得到白色沉淀，质量为了11.65g，滤液中加入AgNO3溶液，无明显现象；
（4）将所得气体通过浓硫酸，气体体积明显减少，再通过碱石灰，气体体积不变．
试根据以上实验判断、计算、得出结论．（将结论填入下表，有几种物质填几个空）
组成物质分别是
质 量 为（g）

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