题目内容

11．某校化学小组学生利用右图所示装置进行“铁与水反应”的实验，并探究固体产物成分（图中夹持及尾气处理装置均已略去）．
Ⅰ（1）装置B中发生反应的化学方程式是3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2↑；
（2）请在图2装置中选择满足如图1虚线框图C的气体收集装置bd；

Ⅱ．停止反应后，待B管冷却后，称量，得到固体质量为28.8g．再向固体中加入过量稀盐酸充分反应，并进行如下实验：

（1）试剂a的化学式是KSCN，试剂b的化学式是NaOH；
（2）加入新制氯水后溶液红色加深的原因是（用离子方程式表示）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（3）某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现请对褪色原因进行探究：
①提出假设：假设1：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态；
假设2：SCN-被过量的氯水氧化；
②设计方案：为了对所提出的假设2进行验证，实验方案是取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，则说明假设2正确，若不变红，则假设2不正确；
（4）计算反应后B装置中铁元素的质量分数为77.8%．

分析 I．（1）装置B中，水蒸气和铁粉高温下发生氧化还原反应，生成Fe3O4和氢气；
（2）空气密度比空气小，如用排空气法收集，应用向下排空法，也可用排水法收集；
II．得到固体质量为28.8g，加入过量稀盐酸充分反应，得到浅黄色溶液，应为FeCl3，加入试剂a变为淡红色，则加入的试剂为KSCN，加入新制备氯水，溶液颜色加深，说明Fe3+浓度增大，Fe2+被氯水氧化生成Fe3+，然后加入氢氧化钠溶液，可得到氢氧化铁固体，经过滤、加强热，可分解生成红棕色氧化铁固体；
可取少量褪色后的溶液，再滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，说明被KSCN氧化，反之+3价铁被氧化；
（4）红棕色固体为氧化铁，可根据质量计算．

解答 解：I．装置B中，水蒸气和铁粉高温下发生氧化还原反应，生成Fe3O4和氢气，方程式为3Fe+4H2O（g） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2↑，氢气难溶于水，可用排水法收集，bd为排水法，而氢气密度比空气小，a、c不能用于收集氢气，
故答案为：3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4H2↑； bd；
Ⅱ．（1）得到固体质量为28.8g，加入过量稀盐酸充分反应，得到浅黄色溶液，应为FeCl3，加入试剂a变为淡红色，则加入的试剂为KSCN，加入新制备氯水，溶液颜色加深，说明Fe3+浓度增大，Fe2+被氯水氧化生成Fe3+，然后加入氢氧化钠溶液，可得到氢氧化铁固体，经过滤、加强热，可分解生成红棕色氧化铁固体，
故答案为：KSCN；NaOH；
（2）加入新制氯水后溶液红色加深的原因是亚铁离子被氧化，方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，故答案为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（3）①某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，可能原因是+3价铁被氧化或SCN-被过量的氯水氧化，
故答案为：SCN-被过量的氯水氧化；
②为了对所提出的假设2进行验证，实验方案是可取少量褪色后的溶液，再滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，说明被KSCN氧化，反之+3价铁被氧化，
故答案为：取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN 溶液，如果出现红色，则说明假设2 正确，若不变红，则假设2 不正确；
（4）红棕色固体为氧化铁，质量为32g，则m（Fe）=$\frac{56×2}{56×2+16×3}$×32g=22.4g，ω（Fe）=$\frac{22.4}{28.8}$=77.8%，故答案为：77.8%．

点评 本题考查物质的含量测定以及性质实验方案的设计，为高考常见题型，题目以铁以及其化合物的相互转化为载体，侧重于实验方案设计与评价，题目难度中等，注意把握实验原理和实验目的．

练习册系列答案
相关题目
3．下列叙述正确的是（　　）
A．在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应
B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2
C．用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有0.1 mol电子转移，则生成0.1 mol NaOH
D．镀层破损后，镀锌铁板比镀锡铁板更易腐蚀
2．某同学对FeSO4的热稳定性以及FeCl3的氧化性进行如下探究，已知Fe2+能被酸性KMnO4溶液氧化．
（1）查阅资料知FeSO4可高温分解，反应方程式为：2FeSO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+SO3↑．
①用双线桥标出FeSO4高温分解反应中电子转移的方向和数目；
②将所得气体混合物通入氯化钡溶液，新得到的钡盐是BaSO4（填化学式）．
（2）若向FeCl3溶液中通入过量的SO2气体，溶液由黄色变为浅绿色． 
①该变化的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O═2Fe2++SO42-+4H+；
②所得溶液中除确认微粒外还可能存在H2SO3，为确认其存在，应选择的试剂是
D（填写序号）．A．稀硫酸    B．KMnO4溶液C．NaOH溶液      D．品红溶液
（3）若向盛有FeCl3和CuCl2混合溶液的烧杯中，加入铁粉，反应结束后，下列结论正确的是BE（填写序号）．
A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3+
B．若有固体剩余，则溶液中一定有Fe2+
C．若溶液中有Cu2+，则一定没有固体析出
D．若溶液中有Fe2+，则一定有Cu析出
E．若溶液中没有Cu2+，则溶液中也没有Fe3+．
19．在一定温度下，将2molA和2molB两种气体相混合后于容积为2L的某密闭容器中，发生如下反应3A（g）+B（g）?xC（g）+2D（g），2min末反应达到化学平衡，生成了0.8molD，并测得C的浓度为0.4mol/L，请填写下列空白：
（1）x值等于2；
（2）A的转化率为60%；
（3）生成D的反应速率为0.2mol/L•min；
（4）如果增大反应体系的压强，则平衡体系中C的质量分数将会不变（填“增大”、“减小”或“不变”）．
6．在恒温恒容条件下，将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2L的密闭容器中发生反应：N2O4 （g）?2NO2 （g）△H＞0，反应过程中各物质的物质的量浓度c随时间t的变化关系如图所示．
（1）该温度时，该反应的平衡常数为0.9．
（2）a、b、c、d四个点中，化学反应处于平衡状态的是b、d点．
（3）25min时，增加了0.8molmolNO2（填物质的化学式）使平衡发生了移动．
（4）d点对应NO2的物质的量浓度＜（填“＞”、“＜”或“=”）0.8mol•L-1，理由是NO2的物质的量浓度为0.8mol•L-1时，Q=1.28，大于K，反应应继续向左进行，进一步降低NO2的物质的量浓度．
16．某校高一某化学小组欲探如下实验，想请你帮助他们完成以下实验报告：
实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性；实验所用试剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、碘化钾、淀粉溶液；实验记录：
序号实验内容实验现象离子方程式实验结论
①在FeCl2溶液中滴入适量氯水溶液由浅绿色变为黄色2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-Fe2+具有还原性
②在FeCl3溶液中加入足量铁粉溶液由黄色变为浅绿色Fe+2Fe3+=3Fe2+Fe3+具有氧化性
③在FeCl3溶液中滴入适量KI溶液和淀粉溶液  溶液最终变为蓝色2Fe3++2I-═2Fe2++I2Fe3+具有氧化性
实验结论：Fe只有还原性；Fe3+只有氧化性；Fe2+既有氧化性，又有还原性．
3．醋酸镍[（CH3COO）2Ni]是一种重要的化工原料．一种以含镍废料（含NiS、Al2O3、FeO、CaO、SiO2）为原料，制取醋酸镍的工艺流程图如下：

相关离子生成氢氧化物的pH和相关物质的溶解性如下表：
表1表2
物质开始沉淀的pH沉淀完全的pH物质20℃时溶解性（H2O）
Fe3+1.13.2CaSO4微溶
Fe2+5.8　　8.8NiF可溶
Al3+3.05.0CaF2难溶
Ni2+6.79.5NiCO3KSP=9.60×10-6
（1）调节pH步骤中，溶液pH的调节范围是5.0≤pH＜6.7．
（2）滤渣1和滤渣3主要成分的化学式分别是SiO2、CaSO4、CaF2．
（3）写出氧化步骤中加入H2O2发生反应的离子方程式2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O．
（4）酸浸过程中，lmol NiS失去6NA个电子，同时生成两种无色有毒气体．写出该反应的化学方程式NiS+H2SO4+2HNO3═NiSO4+SO2↑+2NO↑+2H2O．
（5）沉镍过程中，若c（Ni2+）=2.0mol•L-1，欲使100mL该滤液中的Ni2+沉淀完全[c（Ni2+）≤10-5mol•L-1]，则需要加入Na2CO3固体的质量最少为31.4gg．（保留小数点后1位有效数字）
（6）保持其他条件不变，在不同温度下对含镍废料进行酸浸，镍浸出率随时间变化如下图．酸浸的最佳温度与时间分别为70℃、120min．
20．某化学小组以苯甲酸为原料，制取苯甲酸甲酯．已知有关物质的沸点如表：
物质甲醇苯甲酸苯甲酸甲酯
沸点/℃65249199.6
Ⅰ．合成苯甲酸甲酯粗产品
在圆底烧瓶中加入3mL浓硫酸、12.2g苯甲酸、20mL甲醇（密度约为0.79g/cm3）．
（1）液体混合时，正确的加入顺序是先加入12.2g苯甲酸和20mL甲醇，再小心加入3mL浓硫酸．
（2）为防止圆底烧瓶中的液体在实验时发生暴沸，在加热前应采取的措施是加入沸石或碎瓷片．
（3）在该反应中反应物甲醇应过量，其理由是该反应是可逆反应，甲醇比苯甲酸价廉，且甲醇沸点低，易损失，故可增加甲醇的量，以提高苯甲酸的转化率．
Ⅱ．粗产品的精制
（4）现拟用下列流程精制苯甲酸甲酯，请根据流程图填入恰当操作方法的名称：操作1为分液，操作2为蒸馏．

（5）苯甲酸甲酯的产率为65%．
（6）苯甲酸甲酯粗产品中往往含有少量甲醇、硫酸、苯甲酸和水等，某同学做了如下检验．
检验项目实验现象及结论
检验粗产品中含有水的操作是 
检验粗产品中含有硫酸的操作是 
1．某无色透明的溶液中加入金属锌有H2放出，则在该溶液中一定能大量共存的是（　　）
A．Cu2+     Cl-    K+     SO42-B．Na+     NO3 -   OH -   CO3 2-
C．Ba2+     Cl-     NO3 -  SO4 2-D．K+     Na+    Cl-    SO4 2-

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