Question

8．铁触媒（铁的某氧化物）是工业合成氨的催化剂．某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成．
方案一：用下列流程测定铁触媒的含铁量，确定其组成．

（1）步骤④后面需用酸式滴定管（填仪器名称）取25.00mL稀释后溶液．
（2）因为通入Cl₂不足量，“溶液B”中还含有FeCl₂ 或者FeSO₄或者Fe²⁺会影响测定结果．
（3）因为通入Cl₂过量且加热煮沸不充分，“溶液B”中可能含有Cl₂．请设计实验方案检验Cl₂，完成下列实验报告．限选试剂：0.1mol•L^-1酸性KMnO₄溶液、紫色石蕊试液、品红稀溶液、淀粉-KI溶液、0.1moL•L^-1KSCN溶液．

实验操作	实验现象与结论

方案二：用下列实验方法测定铁触媒的含铁量，确定其组成．

（4）“干燥管C”的作用是防止空气中的CO₂和水蒸气进入B中．
（5）称取15.2g铁触媒进行上述实验．充分反应后，测得“干燥管B”增重11.0g，则该铁触媒的化学式可表示为Fe₄O₅或2FeO•Fe₂O₃．（相对原子质量：C-12  O-16  Fe-56）

Answer 1

分析 （1）稀释后的溶液呈酸性，根据仪器的精确度，量取25.00mL稀释后溶液需用酸式滴定管；
（2）通入Cl₂的作用是将亚铁离子氧化为铁离子，氯气量不足时，“溶液B”中会含有亚铁离子；
（3）氯气的性质：能使石蕊试液先变红后退色，向溶液B中加入石蕊试液，如果石蕊试液显红色，后红色褪去，这是氯水的性质，证明含有氯气，若溶液变红后不褪色，溶液B不含有Cl₂；
（4）一氧化碳可以和铁的氧化物之间发生反应，得到气体产物二氧化碳，干燥管B可以吸收生成的二氧化碳，测定二氧化碳的量可以获得铁触媒的量，但是要排除装置中空气成份的干扰，还要防止空气中二氧化碳和水蒸气进入B中；
（5）设发生的反应为：yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$xFe+yCO₂，反应生成二氧化碳的质量是11.0g，根据方程式计算确定氧化物的化学式．

解答 解：（1）稀释后的溶液呈酸性，根据仪器的精确度，量取25.00mL稀释后溶液需用酸式滴定管，
故答案为：酸式滴定管；
（2）通入Cl₂的作用是将亚铁离子氧化为铁离子，氯气量不足时，“溶液B”中会含有亚铁离子，即FeCl₂或者FeSO₄，
故答案为：FeCl₂ 或者FeSO₄或者Fe²⁺；
（3）检验Cl₂的具体方案为：取适量溶液B于试管中，滴加2-3滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象；若溶液显红色，后红色褪去，则溶液B中含Cl₂；若溶液变红后不褪色，则溶液B不含有Cl₂，
故答案为：

实验操作	预期现象和结论
取适量溶液B于试管中，滴加2-3滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象．	若溶液显红色，后红色褪去，则溶液B中含Cl2； 若溶液变红后不褪色，则溶液B不含有Cl2

；
（4）一氧化碳可以和铁的氧化物之间发生反应，得到气体产物二氧化碳，干燥管B可以吸收生成的二氧化碳，测定二氧化碳的量可以获得铁触媒的量，但是要排除装置中空气成份的干扰，还要防止空气中二氧化碳和水蒸气进入B中，所以C的作用是：防止空气中的CO₂和水蒸气进入B中，
故答案为：防止空气中的CO₂和水蒸气进入B中；
（5）设发生的反应为：yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$xFe+yCO₂，15.2g铁触媒充分反应生成二氧化碳的质量是11.0g，则：
yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$xFe+yCO₂
（56x+16y）g       44yg
    15.2g        11g
所以（56x+16y）g：44yg=15.2g：11g
整理可得x：y=4：5，
所以氧化物的化学式为：Fe₄O₅或2FeO•Fe₂O₃，
故答案为：Fe₄O₅或2FeO•Fe₂O₃．

点评 本题考查物质组成探究实验，熟练掌握元素化合物性质，理解实验方案原理，是对学生综合能力的考查，难度中等．