题目内容

8．2015年2月16日李克强总理到东北调研经济情况，重点走访了钢铁厂，鼓励钢铁厂提高钢铁质量和产量，铁及其化合物在日常生活中应用广泛．
（1）利用Fe 2+、Fe3+的催化作用，常温下可将SO2转化为SO42-，从而实现对SO2的治理．已知含SO2的废气通入含Fe2+、Fe 3+的溶液时，其中一个反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，则另一反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；
（2）草酸亚铁为黄色固体，作为一种化工原料，可广泛用于涂料、染料、陶瓷、玻璃器皿等的着色剂以及新型电池材料、感光材料的生产．合成草酸亚铁的流程如图1：

①配制（NH4）2Fe（SO4）2溶液时，需加入少量稀硫酸，目的是抑制Fe2+和NH4+离子水解．
②得到的草酸亚铁沉淀需充分洗涤，洗涤操作的具体方法为沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2-3次，检验是否洗涤干净的方法是取最后一次洗涤液，加入BaCl2溶液，如出现白色沉淀，说明沉淀没有洗涤干净，否则，沉淀已洗涤干净．
（3）将制得的产品（FeC2O4•2H2O）在氩气气氛中进行加热分解，结果如图2（TG%表示残留固体质量占原样品总质量的百分数）．
①则A→B发生反应的化学方程式为：FeC2O4•2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC2O4+2H2O．
②已知 B→C过程中有等物质的量的两种气态氧化物生成，写出B→C的化学方程式FeC2O4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO2↑；
（4）某草酸亚铁样品中含有少量草酸铵．为了测定不纯产品中草酸根的含量，某同学做了如下分析实验：
Ⅰ．准确称量m g 样品，溶于少量2mol/L 硫酸中并用 100mL 容量瓶定容．
Ⅱ．取上述溶液20mL，用cmol/L高锰酸钾标准溶液滴定，溶液变为淡紫色，消耗高锰酸钾溶液的体积为V1mL．
Ⅲ．向上述溶液中加入足量 Zn 粉，使溶液中的 Fe3+恰好全部还原为 Fe2+．
Ⅳ．过滤，洗涤剩余的锌粉和锥形瓶，洗涤液并入滤液
Ⅴ．用c mol/L KMnO4溶液滴定该滤液至溶液出现淡紫色，消耗KMnO4溶液的体积V2 mL．
已知：2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O
MnO4-+8H++5Fe2+═5Fe3++Mn2++4H2O
回答下列问题：
①若省略步骤Ⅳ，则测定的草酸根离子含量偏大（填偏大、偏小或不变）．
②mg样品中草酸根离子的物质的量为c（V1-V2）×10-3×$\frac{25}{2}$mol（用 c，V1，V2的式子表示，不必化简）．

分析 （1）SO2转化为SO42-该过程为氧气氧化二价铁离子到三价铁离子，然后用三价铁离子氧化二氧化硫到硫酸根离子；
（2）①溶液中亚铁离子和铵根离子水解，加入少量硫酸，抑制Fe2+和NH4+离子水解；
②洗涤操作的具体方法为：沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2-3次；取最后一次洗涤液，检查是否含有硫酸根离子进行判断是否洗涤干净；
（3）①B点残留固体质量占原样品总质量的百分数位80%，损失20%，FeC2O4.2H2O中结晶水的质量为$\frac{36}{180}$×100%=20%，故A→B发生反应是FeC2O4.2H2O加热失去结晶水；
②由图可知加热生成C时，分解完全，假定草酸亚铁晶体为180g，其物质的量为1mol，则C固体的质量为180g×40%=72g，铁元素质量为1mol×56g/mol=56，故应含有氧元素为72g-56g=16g，即铁原子与氧原子物质的量之比为1：1，应为FeO，B点到C点是FeC2O4分解的反应；
（4）根据实验原理，先用cmol/L高锰酸钾标准溶液滴定样品溶液，因为草酸根和亚铁离子都能被高锰酸钾标准溶液氧化，所以第一次消耗高锰酸钾溶液的体积为V1mL为氧化草酸根和亚铁离子共同消耗，然后加入足量 Zn 粉，使溶液中的 Fe3+恰好全部还原为 Fe2+，再用c mol/L KMnO4溶液滴定该滤液至溶液出现淡紫色，消耗KMnO4溶液的体积V2 mL即氧化二价铁单独消耗的，所以氧化草酸根消耗高锰酸钾溶液的体积为（V1-V2 ）mL，据此分析．

解答 解：（1）常温下将SO2转化为SO42-而实现SO2的处理．含SO2的废气通入含Fe2+、Fe3+的溶液时其中一个反应的离子方程式为：4Fe2++O2+4H+═4Fe3++2H2O，则另一反应的离子方程式为三价铁离子氧化二氧化硫到硫酸根离子，反应的离子方程式为：2Fe3++SO2+2H20=2Fe2++SO42-+4H+，
故答案为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；
（2）①溶液中亚铁离子和铵根离子水都是弱碱阳离子，水解显酸性，加入少量硫酸，抑制Fe2+和NH4+离子水解，故答案为：抑制Fe2+和NH4+离子水解；
②洗涤操作的具体方法为：沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2-3次；检验是否洗涤干净的方法是取少量最后一次的洗涤滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；
故答案为：沿玻璃棒往漏斗中加入适量蒸馏水至浸没沉淀，让蒸馏水自然流下，重复2-3次；取少量最后一次的洗涤滤液于试管中，向其中滴加盐酸酸化的 BaCl2溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；
（3）①由图可知，加热生成B时剩余固体为80%，损失20%，FeC2O4.2H2O中结晶水的质量为$\frac{36}{180}$×100%=20%，故A→B发生反应是FeC2O4•2H2O加热失去结晶水，反应方程式为：FeC2O4•2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC2O4+2H2O；
故答案为：FeC2O4•2H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC2O4+2H2O；
②由图可知B加热生成C时，分解完全，假定草酸亚铁晶体为180g，其物质的量为1mol，则C固体的质量为180g×40%=72g，铁元素质量为1mol×56g/mol=56，故应含有氧元素为72g-56g=16g，氧原子物质的量为1mol，即铁原子与氧原子物质的量之比为1：1，应为FeO，依据氧化还原反应电子守恒分析计算，碳元素化合价从+3价变化为+2价和+3价，生成一氧化碳和二氧化碳气体，原子守恒配平写出化学方程式；FeC2O4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO2↑；故答案为：FeC2O4 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO2↑↑；
（4）①根据以上分析，若省略步骤Ⅳ，则使二价铁离子偏少，所以消耗高锰酸钾溶液的体积也V2 偏小，则氧化草酸根消耗高锰酸钾溶液的体积为（V1-V2 ）mL偏大，所以测定的草酸根离子含量也偏大，故答案为：偏大；
②根据以上分析，氧化草酸根消耗高锰酸钾溶液的体积为（V1-V2 ）mL，又2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O，所以mg样品中草酸根离子的物质的量为c（V1-V2）×10-3×$\frac{5}{2}$×$\frac{100ml}{20ml}$=c（V1-V2）×10-3×$\frac{25}{2}$mol，故答案为：c（V1-V2）×10-3×$\frac{25}{2}$mol．

点评 本题考查较为综合，涉及到方程式的书写、实验基本操作、滴定等计算，注意基础实验知识的积累，把握实验步骤、原理和注意事项等问题，题目难度中等．

练习册系列答案
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12．无色溶液既可能显酸性又可能显碱性，在该溶液中一定能大量共存的离子是（　　）
A．H+  Na+   MnO4-   SO42-B．Na+ CO32- Mg2+Cl-
C．K+Na+    Cl-SO42-D．K+    Cl-Ba2+    HCO3-
19．碳酸钠的用途很广，可用做冶金、纺织、漂染等工业的基本原料．请根据题意回答下列问题：
Ⅰ．世界最早工业生产碳酸钠的方法是路布兰（N．Leblanc）法．其流程如下：

（1）流程I的另一产物是HCl，流程Ⅱ的反应分步进行：a．Na2SO4+4C $\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2S+4CO↑；
b．Na2S与石灰石发生复分解反应，总反应方程式可表示为Na2SO4+4C+CaCO3$\frac{\underline{\;1000℃\;}}{\;}$Na2CO3+CaS+4CO↑．
Ⅱ．1862年，比利时人索尔维（Ernest Solvay）用氨碱法生产碳酸钠．反应原理如下：

20℃时一些物质在水中的溶解度/g•（100gH2O）-1
NaClNH4ClNaHCO3NH4HCO3Na2CO3
35.937.29.621.721.5
（2）氨碱法生成纯碱的原料是食盐、水、氨气和CO2，可循环利用的物质有CaO、CO2、NH4Cl、NH3．
（3）饱和NaCl溶液通NH3和CO2能生成NaHCO3的原因有：反应体系中NaHCO3溶解度最小、反应消耗水、NaHCO3相对分子质量最大．
Ⅲ．我国化工专家侯德榜研究出联合制碱法，其反应原理和氨碱法类似，但将制氨和制碱联合，提高了原料利用率．
（4）生产中需向分离出NaHCO3后所得的溶液中加入NaCl固体并通入NH3，在0～10℃（填温度范围）下析出NH4Cl．（填化学式）
16．用硝酸氧化淀粉水解的产物（C6H12O6）可制得少量草酸，
装置如图A所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去）：
已知硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O
C6H12O6+8HNO3→6CO2+8NO↑+10H2O
3H2C2O4+2HNO3→6CO2+2NO↑+4H2O
实验过程如下：

①将1：1的淀粉水乳液与少许硫酸（98%）加入烧杯中，
水浴加热至85℃～90℃，保持30min，然后逐渐将温度降至60℃左右；
②将一定量的淀粉水解液加入容器X中；
③控制反应液温度在55～60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO3与98%H2SO4的质量比为2：1.5）溶液；
④反应3h左右，冷却，减压过滤后再重结晶得草酸晶体．
请回答下列问题：
（1）容器X的名称：三颈烧瓶．
（2）冷凝管水的进口是a（填a或b）；冷凝管冷凝回流的主要物质是硝酸．
（3）实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产量下降，其原因是由于温度过高、硝酸浓度过大，导致C6H12O6和H2C2O4进一步被氧化．
（4）该装置最大的一个缺点是缺少尾气处理装置．
（5）草酸重结晶的减压过滤装置如图B．仪器Y接在水龙头上，其作用是起抽气作用，使吸滤瓶、安全瓶中的压强减小．减压过滤的操作有：①将含晶体的溶液倒入漏斗；②将滤纸放入漏斗并用水湿润；③打开水龙头；④关闭水龙头；⑤拆下橡皮管．正确的顺序是②③①⑤④．
（6）将产品在恒温箱内约90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸．用KMnO4标准溶液滴定，该反应的离子方程式为：
2MnO4-+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2↑+8H2O
称取该样品0.12g，加适量水完全溶解，然后用0.020mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定至终点（杂质不参与反应），此时溶液颜色由无色变为紫红色（或淡紫色）．滴定前后滴定管中的液面读数如图C所示，则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为84%．
3．电石（主要成分是CaC2）是重要的基本化工原料，可用白云石（主要成分是CaCO3和MgCO3）和废Al片制七铝十二钙（12CaO•7Al2O3），经过一系列反应后可制得电石，其工艺流程如下：

（1）煅粉主要含MgO和CaO，煅粉用适量NH4NO3溶液浸取后，MgO几乎不溶，该工艺中不能用（NH4）2SO4代替NH4NO3的原因是CaSO4微溶于水，用（NH4）2SO4代替NH4NO3，会生成CaSO4沉淀引起Ca2+的损失．
（2）若滤液I中仅通入CO2，会生成Ca（HCO3）2，从而导致CaCO3产率降低．
（3）用电石制乙炔的杂质气体之一是PH3，经分离后与甲醛、盐酸在70°C、催化剂的条件下，可合成一种阻燃剂[P（CH2OH）4]Cl，该反应的化学反应方程式是PH3+4HCHO+HCl$\frac{\underline{\;氢氧化铝\;}}{70℃}$[P（CH2OH）4]Cl．
（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别是Al片和石墨，则电解池的阳极电极反应式是Al-3e-+3NH3?H2O=Al（OH）3↓+3NH4+．
（5）工业上合成电石还可以采用氧热法．
已知：CaO（s）+3C（s）═CaC2（s）+CO（g）△H=+a KJ/mol
2C（s）+O2（g）═2CO（g）△H=-b KJ/mol
若不考虑热量与物料损失，最终炉中出来的气体只有CO，则为了维持热平衡，每生产64Kg CaC2，则投料的量：n（CaO）+n（C）═$\frac{1000（2a+4b）}{b}$ mol．
13． 以乙烯为原料，可以制备乙酸乙酯
乙烯$\stackrel{①}{→}$乙醇$\stackrel{②}{→}$乙酸$\stackrel{③}{→}$乙酸乙酯
（1）③的反应类型是酯化反应；
（2）乙醇分子中官能团的名称是羟基；
（3）利用图示装置制取乙酸乙酯．写出生成乙酸乙酯的化学方程式：CH3CH2OH+CH3COOH$?_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O；
（4）实验操作中，为了加快反应速率，采取的措施是加热、加入浓硫酸；出于对实验安全的考虑，采取的措施是浓硫酸在乙醇之后加入；在左边的试管中加入沸石；导管口不能插入饱和碳酸钠溶液中．（上述措施各举两个例子即可）
20．下列说法正确的是（　　）
A．化学反应中的能量变化，通常表现为热量的变化
B．常温下氢氧化钡晶体与氯化铵晶体混合放出氨气，该反应为放热反应
C．酸碱反应生成1 mol水所发出的热量为中和热
D．旧化学键断裂所放出的能量高于新化学键形成所吸收的能量时发生放热反应
17．为维持人体血液中的血糖含量，在给病人输液时，通常用葡萄糖注射液，下图是医院给病人输液时使用的一瓶质量分数为5%的葡萄糖（C6H12O6）注射液的标签．某学生欲在实验室中配制500mL该葡萄糖注射液．
实验用品：葡萄糖晶体（摩尔质量：180g•mol-1）、蒸馏水、烧杯、容量瓶（500mL）、药匙、胶头滴管、量筒．
（1）还缺少的仪器有玻璃棒、胶头滴管．
（2）下列对容量瓶及其使用方法的描述中正确的是AD．
A．使用前要检查容量瓶是否漏水
B．容量瓶用蒸馏水洗净后，再用标准葡萄糖注射液润洗
C．配制溶液时，把称好的葡萄糖晶体小心倒入容量瓶中，加入蒸馏水到接近刻度线1～2cm处，改用胶头滴管加蒸馏水至刻度线
D．容量瓶上标有体积、温度和浓度
（3）实验中需取用晶体的质量为27.0g，物质的量浓度0.3mol/L．
18．下列说法不正确的是（　　）
A．淀粉和纤维素都可以在酸性条件下水解生成葡萄糖
B．煤的气化、液化和干馏都是煤综合利用的主要方法，都属于物理变化
C．地沟油发生皂化反应后加入饱和食盐水，搅拌发现液面上有固体物质
D．蛋白质溶液中加入浓的硫酸铵溶液，有固体析出

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