题目内容

7．某学习小组对“部分酸碱盐溶解性表”中碳酸亚铁的性质设计实验探究．
（一）制备碳酸亚铁．
将一定量新制备的硫酸亚铁溶液和过量的碳酸氢铵溶液混合产生大量沉淀和气体．
（1）写出离子方程式：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O．
（二）探究碳酸亚铁的热稳定性（加热仪器省略）

连接仪器、装药品．打开K，先通入一段时间氮气，然后，用酒精喷灯在A处加热玻璃管，观察B瓶溶液变浑浊．待固体分解完后，继续通入氮气至玻璃管冷却．
（2）先通入氮气的目的是排尽装置内空气，避免氧气干扰．B瓶现象能说明分解产物有二氧化碳．
（3）停止加热之前，是否拆开A、B之间橡胶管？答：否；理由是通入氮气，玻璃管内气压不会减小．
（三）探究碳酸亚铁还原性
【查阅资料】①氧化亚铁是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，就迅速被氧化成四氧化三铁．②碳酸亚铁在空气中灼烧生成氧化铁．
（4）探究碳酸亚铁和氧气反应后的固体成分：
【提出设想】假设1  固体成分是氧化铁；
假设2  固体成分是四氧化三铁；
假设3氧化铁和四氧化三铁．
请设计实验验证假设一（限选试剂：2.00mol/L的H2SO4、HCI、HNO3；KSCN溶液、KMnO4溶液、NaOH溶液、H2O2溶液）
实验步骤预期现象和结论
（5）定量探究：取23.2g纯净固体碳酸亚铁，在空气中高温灼烧至恒重，称得固体质量净减少7.2g．通过计算确定固体成分是氧化铁．

分析 （1）硫酸亚铁和碳酸氢铵发生复分解反应生成碳酸亚铁沉淀、二氧化碳和水；
（2）亚铁盐不稳定，易被空气中氧气氧化生成铁盐，从而干扰实验；
根据元素守恒知，能使澄清石灰水变浑浊的气体是二氧化碳；
（3）通入氮气，玻璃管内气压不会减小，所以不会产生倒吸现象；
（4）固体可能是氧化铁和四氧化三铁的混合物；证明假设1正确，只要证明溶液中不存在亚铁离子即可，可以选用酸性高锰酸钾溶液检验；
（5）根据最初固体质量和减少质量之间的关系式利用差量法确定固体成分．

解答 解：（1）硫酸亚铁和碳酸氢铵溶液反应生成硫酸氢铵、碳酸亚铁，硫酸氢铵电离氢离子，和碳酸氢铵反应生成二氧化碳和水，化学方程式为：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O，改写成离子方程式为：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O，
故答案为：Fe2++2HCO3-=FeCO3↓+CO2↑+H2O；
（2）探究碳酸亚铁稳定性，排除装置内空气，避免空气氧化+2价铁元素；B中澄清石灰水变浑浊，说明碳酸亚铁分解产物有二氧化碳，
故答案为：排尽装置内空气，避免氧气干扰；分解产物有二氧化碳；
（3）继续通入氮气，不会减小玻璃管内气压，所以不能产生倒吸，则不必拆开A、B之间橡胶管，
故答案为：否；通入氮气，玻璃管内气压不会减小；
（4）固体可能是氧化铁和四氧化三铁，故假设3为：氧化铁和四氧化三铁；
证明假设1：固体成分是氧化铁，只要证明不存在亚铁离子即可，可用酸性高锰酸钾溶液检验，操作方法及结论为：取少量反应后的固体于试管中，加入过量的2.00mol/L的H2SO4溶液进行溶解，然后向试管中滴加KMnO4溶液，若KMnO4溶液不退色，说明溶液中不存在亚铁离子，则假设一成立，
若KMnO4溶液退色，则假设一不成立，
故答案为：氧化铁和四氧化三铁；

实验步骤预期现象和结论
1．取少量反应后的固体于试管中，加入过量的2.00mol/L的H2SO4溶液进行溶解，
2．向试管中滴加KMnO4溶液 		若KMnO4溶液不退色，则假设一成立
若KMnO4溶液退色，则假设一不成立
（5）假设碳酸亚铁在氧气中分解产物为四氧化三铁，则固体净减质量为m，
6FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe3O4+6CO2固体净减质量
6×116                   232
232.2g                   m
则：$\frac{116×6}{232}$=$\frac{23.2g}{m}$，解得：m=7.7g＞7.2g；
假设碳酸亚铁在氧气中高温反应固体产物为氧化铁，则固体净减质量为x，
4FeCO3+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4CO2 固体净减质量
4×116                   144
23.2g                    x
则：$\frac{116×6}{144}=\frac{23.2g}{m}$，解得：x=7.2g，
与题意相符，故碳酸亚铁在氧气中高温灼烧生成氧化铁，
故答案为：氧化铁．

点评 本题考查性质实验方案设计与评价，为高频考点，题目难度中等，涉及离子方程式的书写、物质成分判断、离子检验等知识点，同时考查学生分析判断、实验操作及计算能力，难点是（5）中固体成分判断，注意掌握假设法、差量法在化学计算中的应用．

练习册系列答案
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16．某研究小组为探究弱酸性条件下铁发生电化学腐蚀类型的影响因素，将混合均匀的新制铁粉和碳粉置于锥形瓶底部，塞上瓶塞（如图1）．从胶头滴管中滴入几滴醋酸溶液，同时测量容器中的压强变化．
（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：
编号实验目的碳粉/g铁粉/g醋酸/%
①为以下实验作参照0.52.090.0
②0.52.036.0
③碳粉质量的影响0.290.0
（2）编号①实验测得容器中压强随时间变化如图2甲．t2时，容器中压强明显小于起始压强，其原因是铁发生了吸氧腐蚀，请在图2乙中用箭头标出发生该腐蚀时电子流动方向；此时，碳粉表面发生了还原（填“氧化”或“还原”）反应，其电极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-．

（3）该小组对图2甲中0-t1时压强变大的原因提出了如下假设，请你完成假设二：：
假设一：发生析氢腐蚀产生了气体；
假设二：反应放热使锥形瓶内温度升高；
（4）为验证假设一，某同学设计了检验收集的气体中是否含有H2的方案，请你再设计一个实验方案验证假设一．
17．用Na2CO3•10H2O晶体，配制0.2mol/L的Na2CO3溶液480mL．
（1）实验中用到的玻璃仪器有量筒、玻璃棒、烧杯，还缺少500mL容量瓶，胶头滴管；
（2）应用托盘天平称取Na2CO3•10H2O的晶体的质量为28.6g；
（3）配制溶液时有以下几个操作：
①溶解　 ②摇匀　 ③洗涤　 ④冷却　 ⑤称量　 ⑥转移溶液   ⑦定容
正确的操作顺序是⑤①④⑥③⑥⑦②（填序号）．
（4）根据下列操作对所配溶液的浓度各有什么影响，完成填空．
①碳酸钠失去了部分结晶水　            ②用“左码右物”的称量方法称量晶体
③碳酸钠晶体不纯，其中混有氯化钠      ④称量碳酸钠晶体时所用砝码生锈
⑤容量瓶未经干燥就使用
其中引起所配溶液浓度偏高的有①④，无影响的有⑤．（填序号）
14．X和Y是短周期元素，两者能组成化合物X2Y3，已知X的原子序数为n，则Y的原子序数不可能是（　　）
A．n+11B．n-5C．n+3D．n+5
2．二茂铁是一种金属有机化合物，又名双环戊二烯基铁，是由2个环戊二烯负离子和一个二价铁离子键合而成的有机物，它是火箭固体燃烧过程的加速剂、柴油的消烟节能添加剂、汽油抗爆助燃剂；各类重质燃料、煤、原油、聚合物等的消烟促燃剂．由二茂铁合成乙酰基二茂铁的原理如图1：

其实验步骤如下：
步骤1：如图2图Ⅰ所示，取1g二茂铁与3mL乙酸酐于装置中，开通搅拌器，慢慢滴加85%磷酸1mL，加热回流5min．
步骤2：待反应液冷却后，倒入烧杯中加入10g碎冰，搅拌至冰全部融化，缓慢滴加NaHCO3溶液中和至中性，置于冰水浴中15min．抽滤，烘干，得到乙酰基二茂铁粗产品．
步骤3：将乙酰基二茂铁粗产品溶解在苯中，从图2图Ⅱ装置的分液漏斗中滴下，再用乙醚淋洗．
步骤4：将其中一段时间的淋洗液收集，并进行操作X，得到纯净的乙酰基二茂铁并回收乙醚．
（1）图I中仪器B的名称为球形冷凝管，其中磷酸的作用为催化剂该实验制备的乙酰基二茂铁分子式为C12H12FeO．
（2）步骤2中需缓慢滴加NaHCO3溶液，并且要充分搅拌，原因是产生的CO2 速度过快会把液体冲出烧杯．
（3）步骤2中不需要测定溶液的pH就可以判断溶液接近中性，其现象是滴加NaHCO3溶液不再产生气泡．
（4）步骤4中操作X的名称是蒸馏，该操作中不能使用明火的原因是乙醚易挥发且易燃．
（5）为确定产品乙酰基二茂铁中是否含有杂质二乙酰基二茂铁（），可以使用的仪器分析方法是质谱法（或核磁共振氢谱）．（写一种即可）
12．已知某烷烃中的碳氢质量比为5：1
（1）确定该烷烃的分子式，计算烷烃的相对分子质量
（2）写出该烷烃在空气中燃烧的化学反应方程式
（3）如果该烷烃的一氯取代物只有1种，写出该烷烃的结构简式．
19．为了探究乙二酸的不稳定性，弱酸性和还原性．某化学兴趣小组设计了如下实验．
【查阅资料】乙二酸俗称草酸，草酸晶体（H2C2O4•2H2O）在100°C时开始升华，157°C时大量升华并开始分解；草酸蒸气在低温下可冷凝为固体．草酸钙不溶于水，草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊．
【实验设计】
I．乙二酸的不稳定性：
根据草酸晶体的组成，猜想其受热分解产物为CO、CO2和H2O．
（1）请用下列装置组成一套探究并验证其产物的实验装置，请回答下列问题：

①装置的连接顺序为：A→B→D→G→F→E→C→G；
②装置中冰水混合物的作用是除去草酸蒸气，防止干扰实验；
③能证明产物中CO的实验现象是黑色固体变成红色，且澄清的石灰水变浑浊；
④从环境保护角度看上述装置中存在的不合理之处为没有CO尾气处理装置．
II．乙二酸的弱酸性：该小组同学为验证草酸性质需0.1mol•L-1的草酸溶液480mL．
（2）配制该溶液需要草酸晶体6.3g．
（3）为验证草酸具有弱酸性设计了下列实验，其中能达到实验目的是BD．
A．将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色
B．测定0.1mol•L-1草酸溶液的pH
C．将草酸溶液加入Na2CO3溶液中，有CO2放出
D．测定草酸钠溶液的pH
（4）该小组同学将0.1mol•L-1草酸溶液和0.1mol•L-1的NaOH等体积混合后，测定反应后溶液呈酸性，则所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c（Na+）＞c（HC2O4-）＞c（H+）＞c（C2O42-）＞c（OH-）．
III．乙二酸的还原性：
（5）该小组同学向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液，发现酸性KMnO4溶液褪色，从而判断草酸具有较强的还原性．该反应的离子方程式为2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O．
（6）该小组同学查阅资料得知“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”，利用上述原理准确测定菠菜中草酸盐含量，回答有关问题：
①操作：取m g菠菜样品，将其中草酸盐转化为CaC2O4沉淀分离出来，用盐酸溶解后，将溶液转入容量瓶中加水配制成100mL溶液．每次用酸式滴定管移取25.00mL该溶液，用0.0100mol•L-1KMnO4标准溶液滴定，平均消耗标准溶液V mL．
②计算：菠菜中草酸盐（以（QUOTE计）的质量分数为$\frac{0.88V}{m}$%．
③讨论：用标准KMnO4溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液结果可能偏高，如果不考虑操作引起的误差，原因很可能是溶液中可能含有其他还原性物质会消耗高锰酸钾．
16．亚氯酸钠（NaClO2）广泛用于纺织、印染工业，ClO2为一种黄绿色气体，是国际公认的高效、安全的漂白剂和消毒剂，生产亚氯酸钠的主要流程如图1所示，请回答下列问题：

（1）反应Ⅰ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：1
（2）A溶液是氯碱工业的重要产物，则反应Ⅱ的离子方程式为2ClO2+H2O2+2OH-=2ClO2-+O2↑+2H2O
（3）NaClO2水溶液呈碱性，其原因是ClO2-+H2OHClO2+OH-（用离子方程式表示）．
（4）目前已开发用电解法制ClO2的新工艺，如图2所示：用石墨作电极，一定条件下电解饱和食盐水制ClO2，则阳极产生ClO2的电极反应式为Cl--5e-+2H2O=ClO2↑+4H+电解一段时间，当阴极产生的气体体积为224mL（标准状况），停止电解，通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.02mol．
17．央视焦点访谈节目在2010年10月报道，俗称“一滴香”的有毒物质被人食用后会损伤肝脏，还能致癌．“一滴香”的分子结构如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．该有机物遇FeCl3溶液显紫色
B．1mol该有机物最多能与3 mol H2发生加成反应
C．该有机物能发生取代、加成、氧化和消去反应
D．该有机物的一种芳香族同分异构体能发生银镜反应

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