I．水是重要的自然资源.与人类的发展密切相关．铁酸铜(CuFe2O4)是很有前景的热化学循环分解水制氢的材料i．某课外小组制备铁酸铜(CuFe2O4)的流程如图:搅拌I所得溶液中Fe(NO3)3.Cu(NO3)2的物质的量浓度分别为2.6mol•L-l.1.3mol•L-1．(1)搅拌I所得溶液中Fe元素的存在形式有Fe3+和Fe(OH)3� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

8．I．水是重要的自然资源，与人类的发展密切相关．铁酸铜（CuFe₂O₄）是很有前景的热化学循环分解水制氢的材料
i．某课外小组制备铁酸铜（CuFe₂O₄）的流程如图：

搅拌I所得溶液中Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂的物质的量浓度分别为2.6mol•L^-l、1.3mol•L^-1．
（1）搅拌I所得溶液中Fe元素的存在形式有Fe³⁺和Fe（OH）₃（填化学式）．
（2）搅拌II要跟踪操作过程的pH变化．在滴加KOH溶液至pH=4的过程中（假设溶液体积不变），小组同学绘制了溶液中c（Fe³⁺）、c（Cu²⁺）随pH变化的曲线（如图），其中正确的是B（用“A”“B”填空）．已知：K_sp[Fe（OH）₃]=2.6x10^-39、K_sp[Cu（OH）₂]=2.2x10^-20．

（3）操作III为洗涤、干燥．
ii．在热化学循环分解水制氢的过程中，铁酸铜（CuFe₂O₄）先要煅烧成氧缺位体（CuFe₂O_4-a），氧缺位值（a）越大，活性越高，制氢越容易．
（4）氧缺位体与水反应制氢的化学方程式为CuFe₂O_4-a+aH₂O=CuFe₂O₄+aH₂↑．
（5）课外小组将铁酸铜样品在N₂的气氛中充分煅烧，得氧缺位体的质量为原质量的96.6%，则氧缺位值（a）=0.51．

分析带结晶水的硝酸铁、硝酸铜溶于水，然后向溶液中加入KOH并调节溶液的pH=4，生成Fe（OH）₃、Cu（OH）₂沉淀，过滤将沉淀洗涤、干燥然后煅烧得到CuFe₂O₄，
（1）硝酸铁在水溶液中发生微弱水解生成氢氧化铁；
（2）依据溶度积常数计算氢氧化铁、氢氧化铜沉淀完全的溶液PH分析判断；
（3）流程中是过滤得到的滤渣经过洗涤干燥进行灼烧；
（4）氧缺位体与水反应生成氢和铁酸铜（CuFe₂O₄），依据原子守恒书写配平；
（5）将铁酸铜样品在N₂的气氛中充分煅烧，得氧缺位体的质量为原质量的96.6%，CuFe₂O_4-a的质量为CuFe₂O₄的96.6%，据此列式计算；

解答解：（1））搅拌Ⅰ所得溶液中Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂，铁离子水解生成氢氧化铁，所以铁元素的存在形式为Fe³⁺和Fe（OH）₃，
故答案为：Fe（OH）₃；
（2）搅拌Ⅰ所得溶液中Fe（NO₃）₃、Cu（NO₃）₂的物质的量浓度分别为2.6mol•L^-1、1.3mol•L^-1．沉淀完全的离子浓度小于10^-5mol/L
已知：K_sp[Fe（OH）₃]=2.6×10^-39，c（OH^-）=$\root{3}{\frac{2.6×1{0}^{-39}}{1{0}^{-5}}}$=6.4×10^-12mol/L，c（H⁺）=1.6×10^-3mol/L，PH=3-lg1.6≈2.8，图象中铁离子沉淀完全的PH错误，K_sp[Cu（OH）₂]=2.2×10^-20，溶液中氢氧根离子浓度c（OH^-）=$\sqrt{\frac{2.2×1{0}^{-20}}{1{0}^{-5}}}$=4.7×10^-8mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{4.7×1{0}^{-8}}$=2.1×10^-7mol/L，PH≈6.7，图象B符合，
故答案为：B；
（3）流程中是过滤得到的滤渣经过洗涤干燥进行灼烧，操作Ⅲ为洗涤、干燥，
故答案为：洗涤、干燥；
（4）氧缺位体与水反应制氢的化学方程式为CuFe₂O_4-a+aH₂O=CuFe₂O₄+aH₂↑；
故答案为：CuFe₂O_4-a+aH₂O=CuFe₂O₄+aH₂↑；
（5）将铁酸铜样品在N₂的气氛中充分煅烧，得氧缺位体的质量为原质量的96.6%，CuFe₂O_4-a的质量为CuFe₂O₄的96.6%，$\frac{CuF{e}_{2}{O}_{4-a}}{CuF{e}_{2}{O}_{4}}$×100%=96.6%
a=0.51，
故答案为：0.51．

点评本题考查了物质分离提纯的方法分析，溶度积常数的计算分析判断，弱电解质电离分析应用，注意反应过程中原子守恒的理解应用，掌握基础是关键，题目难度中等．

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	A．	放出碱液的滴定管开始有气泡，发出液体后气泡消失
	B．	滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入标准酸液进行滴定
	C．	锥形瓶用蒸馏水洗涤后，直接加入待测溶液滴定
	D．	滴定管用蒸馏水洗涤后，直接注入待测液，取20.00 mL进行滴定

19．用0.20mol/L盐酸作标准液，中和滴定法测定某烧碱的纯度．若烧碱中不含有与盐酸反应的杂质，试根据实验回答：
（1）准确称取5.0g烧碱样品，将样品配成250mL待测液，取10.00mL待测液，需要的仪器有碱式滴定管、锥形瓶；
（2）该实验滴定时左手旋转酸式滴定管的玻璃活塞，右手不停地摇动锥形瓶，两眼注视锥形瓶中溶液颜色的变化，直到滴定终点．

16．下列实验操作能达到实验目的是（　　）

	实验目的	实验操作
A	配制1.0mol/L CuSO₄溶液	把25g胆矾晶体溶于水配成100mL溶液
B	证明某溶液中含有SO₄^2-	向该溶液中滴入BaCl₂溶液
C	实验室制大量CO₂	向稀硫酸中加入大理石
D	制备Fe（OH）₃胶体	将饱和的FeCl₃溶液滴加到热NaOH溶液中

3．

已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO₂+2H₂SO₄$?_{充电}^{放电}$2PbSO₄+2H₂O，现用如图装置进行电解（电解液足量），测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减少11.2g．请回答下列问题．
（1）A是铅蓄电池的负极，铅蓄电池正极反应式为PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O，放电过程中电解液的密度减小（填“减小”、“增大”或“不变”）．
（2）Ag电极的电极产物共0.4g，Cu电极的电极反应式是Cu-2e^-=Cu²⁺，CuSO₄溶液的浓度不变（填“减小”、“增大”或“不变”）
（3）把物质的量均为0.1mol的AlCl₃、CuCl₂和H₂SO₄溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同．则下列描述正确的是BD
A．阳极得到的气体中有0.35mol O₂
B．铝元素以Al（OH）₃、Al³⁺的形式存在
C．阴极质量增加3.2g
D．电路中共转移0.9mol电子．

13．下列各组微粒能大量共存，当加入相应试剂后会发生化学变化，且发生反应的离子方程式书写正确的是（　　）

选项	微粒组	所加试剂	离子方程式
A	NH₄⁺、Mg²⁺、SO₄^2-	少量Ba（OH）₂溶液	NH₄⁺+SO₄^2-+Ba²⁺+OH^-=BaSO₄↓+NH₃•H₂O
B	Mg²⁺、HCO₃^-、Cl^-	过量NaOH溶液	Mg²⁺+2HCO₃^-+2OH^-=MgCO₃^-↓+CO₃^2-+2H₂O
C	H⁺、Na⁺、NO₃^-	Fe粉	Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑
D	Ca²⁺、NH₃•H₂O、Cl^-	通入过量CO₂	NH₃•H₂O+CO₂=NH₄⁺+HCO₃^-

20．已知某KNO₃溶液A中，混有少量的Ca²⁺和SO₄^2-等杂质，某同学设计了如下实验方案以制得纯净的KNO₃固体．

根据上述回答：
（1）沉淀D中所含有的物质是CaCO₃、BaCO₃．
（2）按上述实验方案制得的KNO₃晶体，经分析测定仍含有杂质，其原因是上述第③步（填 ①②③）可能有误，请加以改正：向E溶液中加入适量的HNO₃溶液，再蒸发结晶．

17．

（1）写出图1中序号①～④仪器的名称：①蒸馏烧瓶；②冷凝管； ③分液漏斗；④100mL容量瓶；
在仪器①～④中，使用前必须检查是否漏水的有③④（填仪器序号）
（2）图2是某学校实验室从化学试剂商店买回的浓硫酸试剂标签上（密度1.84g/cm³，质量分数98%）的部分内容，现用该浓硫酸配制480mL 1mol•L^-1的稀硫酸．可供选用的仪器有：
①胶头滴管；②烧瓶；③烧杯；④药匙；⑤量筒；⑥托盘天平．请回答下列问题：
a．图3中盛放浓硫酸的试剂瓶标签上应该印有图警示标记中的D（写标记代号A～D）
b．配制稀硫酸时，除了上述仪器，还缺少的仪器有500mL容量瓶、玻璃棒（写仪器名称）；
c．经计算，配制480mL 1mol/L的稀硫酸，需要用量筒量取上述浓硫酸的体积为27.2mL（保留一位小数点）．

10．已知：I₂+2S₂O₃^2-═S₄O₆^2-+2I^-
相关物质的溶度积常数见下表：

物质	Cu（OH）₂	Fe（OH）₃	CuCl	CuI
Ksp	2.2×10^-20	2.6×10^-39	1.7×10^-7	1.3×10^-12

（1）某酸性CuCl₂溶液中含有少量的FeCl₃，为得到纯净的CuCl₂•2H₂O晶体，加入CuO或Cu（OH）₂或Cu₂（OH）₂CO₃，调至pH=4，使溶液中的Fe³⁺转化为Fe（OH）₃沉淀，此时溶液中的c（Fe³⁺）=2.6×10^-9mol/L．过滤后，将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶，可得到CuCl₂•2H₂O晶体．
（2）在空气中直接加热CuCl₂•2H₂O晶体得不到纯的无水CuCl₂，原因是2CuCl₂•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu（OH）₂•CuCl₂+2HCl+2H₂O（用化学方程式表示）．
由CuCl₂•2H₂O晶体得到纯的无水CuCl₂的合理方法是在干燥的HCl气流中加热脱水．
（3）某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl₂•2H₂O晶体的试样（不含能与I^-发生反应的氧化性杂质）的纯度，过程如下：取0.36g试样溶于水，加入过量KI固体，充分反应，生成白色沉淀．用0.100 0mol•L^-1 Na₂S₂O₃标准溶液滴定，到达滴定终点时，消耗Na₂S₂O₃标准溶液20.00mL．
①可选用淀粉溶液作滴定指示剂，滴定终点的现象是蓝色褪去，放置一定时间后不恢复原色．
②CuCl₂溶液与KI反应的离子方程式为2Cu²⁺+4I^-=2CuI↓+I₂．
③该试样中CuCl₂•2H₂O的质量百分数为95%．

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