题目内容

某氧化铁样品中含有少量的FeSO4杂质。某同学要测定其中铁元素的质量分数，他设计了如下方案进行测定，操作流程为：

请根据流程回答：
（1）操作I中配制溶液时，所用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管以外，还必须有         (填仪器名称）。
（2）操作II中必须用到的仪器是        。
A．50mL量筒B．100mL量筒
C．50mL酸式滴定管D．50mL碱式滴定管
（3）反应①中，加入足量H2O2溶液反应的离子方程式                          。
（4）检验沉淀中SO42－是否冼涤干净的操作                                          
                                                                                  。
（5）将沉淀物加热，冷却至室温，用天平称量坩埚与加热后固体的总质量为blg，再次加热并冷却至室温称量其质量为b2g，若b1—b2=0.3，还应进行的操作是                 
                                                              。
（6）若坩埚的质量为42.6g，最终坩埚与加热后同体的总质量为44.8g，则样品中铁元素的质量分数=        (保留一位小数）。
（7）另一同学认为上述方案的实验步骤太繁琐，他认为，只要将样品溶于水后充分搅拌，加热蒸干灼烧称量即可，请你评价他的这个方案是否可行？        。（填“可行”或“不可行”）
（16分）（1）500mL容量瓶（2分）    （2）C（2分）　　
（3）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O（3分）
（4）取少量最后一次洗涤液于试管中，加入Ba(NO3)2（或BaCl2）溶液，若无白色沉淀，则沉淀洗净（2分）
（5）继续加热，冷却至室温、称量，直至两次连续称量质量差不0.1g（2分）
（6）55.0%（3分）   （7）不可行（2分）

试题分析：（1）根据配制一定物质的量浓度溶液的方法可知，配制500.00mL溶液先后需要烧杯、量筒、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管等仪器；（2）量筒的精确度一般为0.1mL，滴定管的精确度一般为0.01mL，Fe2O3+3H2SO4(过量)=Fe2(SO4)3+3H2O，硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸的混合溶液显酸性，量取50.00mL酸性溶液应该选择50mL酸式滴定管，故只有C正确；（3）双氧水是常用绿色氧化剂，其目的是将硫酸亚铁氧化为硫酸铁，根据化合价升降总数、电荷总数、原子个数守恒可知：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；（4）H++NH3?H2O= H2O +NH4+、Fe3++3NH3?H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+，Fe(OH)3沉淀表面吸附着可溶性的硫酸铵、氨水，由于SO42―+Ba2+=BaSO4↓，因此常用可溶性钡盐溶液检验SO42―是否洗涤干净；（5）2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，若b1、b2几乎相等，说明Fe(OH)3沉淀几乎完全分解为Fe2O3固体，若b1—b2=0.3，说明Fe(OH)3沉淀没有彻底分解，因此需要对盛有Fe(OH)3沉淀的坩埚进行多次加热、在干燥器中冷却、称量并记录质量，直至称量质量几乎相等；（6）先求氧化铁的质量，m(Fe2O3)=44.8g—42.6g=2.2g；再求铁元素的质量，Fe2O3=2Fe+3O，则m(Fe)= m(Fe2O3)×112/160=（44.8g—42.6g）×112/160；根据铁元素质量守恒可知，50.00mL待测液中m(Fe)=（44.8g—42.6g）×112/160，则500.00mL待测液中m(Fe)=（44.8g—42.6g）×112/160×500.00mL/50.00mL；根据铁元素质量守恒可知，28.0g样品中m(Fe)=（44.8g—42.6g）×112/160×500.00mL/50.00mL；最后求样品中铁元素的质量分数，w(Fe)=" m(Fe)/" m(样品)×100%=（44.8g—42.6g）×112/160×500.00mL/50.00mL÷28.0g×100%=55.0%；（7）样品中Fe2O3难溶于水，FeSO4易溶于水，加热能促进FeSO4水解生成Fe(OH)2、H2SO4，Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3，H2SO4难挥发，Fe(OH)3与H2SO4易发生中和反应生成Fe2(SO4)3、H2O，蒸干灼烧不能使Fe2(SO4)3溶液分解为Fe2O3，故该方案不可行。
练习册系列答案
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有一种细菌在酸性水溶液、氧气存在下，可以将黄铜矿（主要成分是CuFeS2，含少量杂质SiO2）氧化成硫酸盐。运用该原理生产铜和绿矾（FeSO4·7H2O）的流程如下：
回答下列问题：
（1）已知：
 
Fe2+
Cu2+
Fe3+
开始转化成氢氧化物沉淀时的pH
7.6
4.7
2.7
完全转化成氢氧化物沉淀时的pH
9.6
6.7
3.7
 
（1）加入CuO将溶液的pH调节到约为4，结合平衡移动原理解释该操作的原因       。
（2）写出能实现反应Ⅲ的化学方程式       。
（3）试剂b为        。
（4）欲从滤液中获得绿矾晶体，操作Ⅰ应为浓缩、      、      。
（5）反应Ⅰ的化学方程式       。
铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物（设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应）。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。

A              B         C
Ⅰ．铁矿石中含氧量的测定
① 按上图组装仪器，检查装置的气密性； 
② 将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示（夹持仪器均省略）；
③ 从左端导气管口处不断地缓缓通入H2，待C装置出口处H2验纯后，点燃A处酒精灯
④ 充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却。
（1）装置C的作用为                                      。
（2）测的反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为               。
Ⅱ．铁矿石中含铁量的测定
（1）步骤④中煮沸的作用是                                          。
（2）步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、                。
（3）下列有关步骤⑥的操作中说法正确的是                    。

a．因为碘水为黄色，所以滴定过程中不需加指示剂
b．滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂
c．滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液
d．锥形瓶不需要用待测液润洗
e．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化
f．滴定结束后，30s内溶液不恢复原来的颜色再读数
（4）若滴定过程中消耗0.5000mol·L?1KI溶液20.00mL，则铁矿石中铁的百分含量为            。
Ⅲ．由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为                。
某实验小组用工业废弃固体（主要成分为Cu2S和Fe2O3）制备有关物质，整个流程如下图所示。请回答：

（1）气体a的化学式为                  。
（2）溶液B加入硫酸酸化后再加入适宜氧化剂X得到溶液C，写出该反应的离子方程式         。
（3）制备硫酸铜溶液。常温下，O2、铜粉和稀硫酸三者在一起，几乎不反应，当加入溶液D后，随即生成硫酸铜。经理阅资料发现FeSO4对铜的氧化起催化作用。
A.第一步反应的离子方程式为：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O，则第二步反应的郭子方程式为     。
B.⑦操作中，配制Fe2(SO4)3溶液时应注意                      。
（4）操作⑧的目的是得到较纯的硫酸铜溶液。加入适宜试剂Y调节pH至铁元素全部沉淀（离子浓度小于10－5mol/L），然后再过滤，浓缩、结晶等，则pH至少调节为_____。
已知：Ksp[Cu(OH)2]≈1×10－22，Ksp[Fe(OH)2] ≈1×10－16，Ksp[Fe(OH)3] ≈1×10－38
（5）科学家发现纳米级的Cu2O在太阳光照射下可以催化分解水。
A.一定温度下，在2L密闭容器中加入纳米级Cu2O，通入2mol水蒸气，发生如下反应：
2H2O(g)＝2H2(g)＋O2(g)  △H＝＋484kJ/mol
20min末测得n(O2)＝0.16mol，则这段时间的反应速率υ(H2)＝_________；该温度下，此反应的平衡常数表达式K＝___________________。
B.已知：2Cu2O(s)＋O2(g)＝4CuO(s)  △H＝－292kJ/mol
2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)   △H＝－221kJ/mol
请写出炭粉还原CuO(s)制备Cu2O(s)的热化学方程式_________________。
铁及其化合物在国民经济的发展中起着重要作用。

（1）已知：4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s) △H＝－1641.0kJ·mol-1 C(石墨)＋1/2O2(g)=CO(g) △H＝－110.5 kJ·mol-1则Fe2O3(s)＋3C(石墨)=2Fe(s)＋3CO(g)的△H＝   kJ·mol-1。
（2）铁在潮湿的空气中易发生电化学腐蚀。某同学将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。液滴边缘是  区（填“正极”或“负极”），其电极反应式为   。

（3）铁钛合金是一种常用的不锈钢材料，某同学在探究该合金的性质时，往含有TiO2+、Fe3+溶液中加入铁屑至溶液显紫色，该过程中发生的反应有：
①2TiO2＋(无色)＋Fe＋4H＋=2Ti3＋(紫色)＋Fe2＋＋2H2O
②Ti3＋(紫色)＋Fe3＋＋H2O=TiO2＋(无色)＋Fe2＋＋2H＋
③   。
（4）①高铁酸钾(K2FeO4)是一种优良的水处理剂。FeO在水溶液中的存在形态如右图所示，纵坐标表示各存在形态的分数分布。
下列说法不正确的是   。（填字母）
A．不论溶液酸碱性如何变化，铁元素都有4种存在形态
B．向pH＝10的这种溶液中加硫酸至pH＝2，HFeO的分布分数逐渐增大
C．向pH＝6的这种溶液中加KOH溶液，发生反应的离子方程式为：
HFeO＋OH－=FeO＋H2O
②K2FeO4溶于水会放出一种无色无味气体，其杀菌消毒、吸附水中的悬浮杂质的原理可用离子方程式表示为   。
（5）向一定量的Fe、FeO、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL（标准状况）气体，加入KSCN溶液不显红色。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，可得铁    g。
下列有关含铜化合物的说法错误的是
A．用盐酸可以洗去铜表面的铜锈
B．向氯化铁溶液中加入适量氧化铜固体，可得到红褐色沉淀
C．0.1mol/L的CuSO4溶液中，Cu2+的微粒数目一定小于0.1NA（设NA为阿伏伽德罗常数）
D．在FeSO4溶液中加入CuS固体，溶液中c(Fe2+)不变，说明Ksp（CuS）远小于Ksp（FeS）
某化学研究性学习小组探讨Fe3＋和SO之间发生怎样的反应，请你一起参与并协助他们完成实验。
(1)提出猜想：
甲同学认为发生氧化还原反应，其反应方程式为___________________________________。
乙同学认为发生了相互促进的水解反应，其反应方程式为：
……
(2)实验验证：
丙同学设计了下列实验来探究反应的可能性。
①为了检验所用Na2SO3是否变质，应选用的试剂是________________________________。
②取5 mL FeCl3溶液于试管中，逐滴加入Na2SO3溶液至过量，观察到溶液颜色由黄色变为红褐色(无气泡产生，也无沉淀生成)。
③将②溶液分成两等份，其中一份加入稀盐酸至过量，再加入BaCl2稀溶液，有白色沉淀生成；另一份滴入几滴KSCN溶液，溶液变成血红色。
(3)得出结论：
①根据丙同学的实验得出的结论是：___________________________________。
②实验③中溶液变成血红色的有关离子方程式为___________________________________。
(4)拓展探究：
①丁同学在FeCl3溶液中加入Na2CO3溶液，观察到红褐色沉淀并且产生无色气体，该反应的离子方程式是___________________________________。
②从形式上看，Na2CO3和Na2SO3相似，但是从上述实验中可以看到，两者的水溶液与氯化铁溶液反应的现象差别很大，其可能的原因除水解能力较小外，还有___________________________________。
质量为ag的铜丝，在空气中灼烧变黑，趁热放入下列物质中，铜丝变为红色，而且质量仍为ag的是                          
A．盐酸B．2-丙醇C．一氧化碳D．硝酸
实验室用下面装置测定FeO和Fe2O3固体混合物中Fe2O3的质量，D装置的硬质双通玻璃管中的固体物质是FeO和Fe2O3的混合物。

（1）如何检查装置A的气密性­­­­_________________________________________
（2）为了安全，在点燃D处的酒精灯之前，在b处必须­_____________________。
(3) 装置B 的作用是­­­­­_______________ ，装置C中装的液体是­­­­­________________，所起的作用是­­­­­____________________­­___。
（4）在气密性完好，并且进行了必要的安全操作后，点燃D处的酒精灯，在硬质双管中发生的化学反应方程式是________________________________________。
（5）若FeO和Fe2O3固体混合物的质量为31. 2g，反应完全后，U型管的质量增加9.9g则混合物中Fe2O3的质量为______________。
（6）U型管E右边连接干燥管F的目的是______________________，若无干燥管F，测得Fe2O3的质量将_____________（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

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