题目内容

1．铁是自然界里分布最广的金属元素之一，在地壳中的质量约占5%左右，铁矿石的种类很多，重要的有磁铁矿石、赤铁矿石、菱铁矿石等．某课外研究小组在实验室探究铁的制备和相关性质．
Ⅰ、研究小组查阅资料，用甲酸和浓硫酸反应制取的CO还原赤铁矿得到铁．制取CO的化学反应为：
HCOOH$→_{60～80℃}^{浓H_{2}SO_{4}}$CO+H2O
（1）此反应原理中浓硫酸表现性质是脱水性
（2）用该法制CO不需加热的原因甲酸与浓硫酸混合时，放出大量的热，使温度达到反应所需的温度
（3）研究小组在实验室中装配一个实验装置，该装置用浓硫酸和甲酸的混合液制取CO气体，用CO还原氧化铁，并检验其氧化产物、具有的环保特点．提供仪器有：具支试管（试管侧壁有一支管，如图1所示），另有橡皮塞（橡皮塞上最多只能打一个孔）、玻璃导管若干．在图2的方框内画出该装置示意图（同类仪器最多只有三件，不必画夹持仪器，但需注明所装的药品）

Ⅱ、研究小组用图3装置进行铁和稀硝酸反应的实验探究，其中铁来自于Ⅰ中实验得到，步骤如下：
a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有铁粉的小烧杯放入瓶中．
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好胶塞．
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中滴入稀硝酸，铁粉恰好完全溶解．
（4）燃烧红磷的目的是消耗广口瓶中的氧气，避免干扰气体的检验．
（5）为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是打开止水夹，向瓶内通入少量氧气．
（6）查阅资料发现：硝酸发生氧化还原反应时，硝酸的浓度越稀，对应还原产物中氮元素的化合价越低．铁粉和稀硝酸的总反应可表示为：aFe+bNO3-+cH+=dFe2++fFe3++gNO↑+hN2O↑+kH2O．当a=8时，铁和硝酸都全部反应完全，则b的取值范围为：4＜b＜8．

分析 （1）浓硫酸能将有机物中的氢元素和氧元素“脱出”结合成水；
（2）甲酸与浓硫酸混合时，放出大量的热，使反应能够进行；
（3）用浓硫酸和甲酸的混合液制取CO气体，用CO还原氧化铁，并检验其氧化产物：将浓硫酸与甲酸混合，生成的CO直接通入氧化铁中发生反应，生成的二氧化碳用澄清石灰水检验，CO不能排放于空气中，可将未反应完的CO重新通入氧化铁中反应；
（4）红磷燃烧消耗氧气，可除去装置中的氧气；
（5）NO遇氧气立即反应生成红棕色的二氧化氮，据此检验；
（6）采用极限法进行分析解答：
当铁失去的电子最少，即铁完全转化为Fe2+，一个硝酸根离子得4个电子，即参加氧化还原反应的硝酸根离子全部被氧化为N2O时，消耗的硝酸最少．
当铁失去的电子最多，即铁完全转化为Fe3+，一个硝酸根离子得3个电子，即参加氧化还原反应的硝酸根离子全部被氧化为NO时，消耗的硝酸最多．

解答 解：（1）用甲酸和浓硫酸反应制取CO的反应中，元素无化合价的升降，而是浓硫酸将甲酸中的氢元素和氧元素“脱出”结合成水，故浓硫酸表现为脱水性；
故答案为：脱水性；
（2）甲酸与浓硫酸混合时，放出大量的热，使温度达到反应所需的温度；
故答案为：甲酸与浓硫酸混合时，放出大量的热，使温度达到反应所需的温度；
（3）用浓硫酸和甲酸的混合液制取CO气体，用CO还原氧化铁，并检验其氧化产物：将浓硫酸与甲酸混合，生成的CO直接通入氧化铁中发生反应，生成的二氧化碳用澄清石灰水检验，CO不能排放于空气中，可将未反应完的CO重新通入氧化铁中反应，装置为：；
故答案为：；
（4）红磷燃烧消耗氧气，可除去装置中的氧气，避免干扰气体的检验；
故答案为：消耗广口瓶中的氧气，避免干扰气体的检验；
（5）NO遇氧气立即反应生成红棕色的二氧化氮，故可在步骤c后打开止水夹，向瓶内通入少量氧气；
故答案为：打开止水夹，向瓶内通入少量氧气；
（6）当铁失去的电子最少，即铁完全转化为Fe2+，一个硝酸根离子得4个电子，即参加氧化还原反应的硝酸根离子全部被氧化为N2O时，消耗的硝酸最少．
所以该反应方程式为：
4Fe+2NO3-+10H+=4Fe2++N2O↑+5H2O
4     2
8     b
b=4
当铁失去的电子最多，即铁完全转化为Fe3+，一个硝酸根离子得3个电子，即参加氧化还原反应的硝酸根离子全部被氧化为NO时，消耗的硝酸最多．
发生的反应方程式为：
Fe+NO3-+2H+=Fe3++NO↑+H2O
1  1
8  b
b=8
所以b的取值范围为：4＜b＜8；
故答案为：4＜b＜8．

点评 本题考查了物质制备方案设计，主要考查了化学方程式的书写、实验方案评价、环境保护、有关氧化还原反应的计算，侧重于考查学生的分析问题、解决问题和数据处理能力，注意相关基础知识的学习与积累、采用极限思维法确定取值范围，综合性高，难度较大．

练习册系列答案
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7．有关物质的量的计算填空：
（1）2mol CO（NH2）2中含2mol C，4mol N，8mol H，所含氧原子跟2mol H2O所含氧原子个数相等
（2）①标准状况下，22.4L CH4；②1.5mol NH3；③1.806×1024个H2O；④标准状况下，73g HCl所含H原子个数由多到少的顺序是③＞②＞①＞④．
（3）含0.4molAl2（SO4）3的溶液中，含1.2mol SO42-
（4）标准状况下，33.6L N2的物质的量为1.5mol，其分子数为1.5NA．
（5）0.4mol某气体的体积为9.8L，则该气体的摩尔体积为24.5L/mol，气体所处的条件不是（填“是”或“不是”）标准状况．
8．下列离子方程式正确的是（　　）
A．向硫酸铝溶液加入过量氨水：Al3++3OH-═Al（OH）3↓
B．向Ba（OH）2溶液中滴加NaHSO4溶液至混合溶液恰好为中性：Ba2++SO42-+H++OH-═BaSO4↓+H2O
C．硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合：2Fe2++H2O2+2H+═2Fe3++2H2O
D．向NaHCO3溶液中加入足量氢氧化钡溶液混合：Ba2++2HCO3-+2OH-═BaCO3↓+2H2O+CO32-
5．下列根据实验操作和现象所得出的结论正确的是（　　）
选项实验操作实验现象结论
A将SO2气体通入Ba（NO3）2溶液有白色沉淀SO2中一定含有SO3
B向NAlO2溶液中持续通入气体Y先出现白色沉淀，最终沉淀又溶解Y可能是CO2气体
CAgCl悬浊液中滴入少量Na2S溶液沉淀变黑色Ksp（Ag2S）＞Ksp（AgCl）
D向盛有KI3溶液的两试管中分别加入淀粉溶液和AgNO3溶液前者溶液变蓝色，后者有黄色沉淀KI3溶液中无存在平衡：I3-?I2+I-
A．AB．BC．CD．D
12．盆烯是近年来运用立体空间化学制造出来的空间单烯烃，因其分子形似瓦盆，故称为盆烯，其结构简式如图所示．下列关于盆烯的说法中正确的是（　　）
A．分子式为C6H8
B．是乙烯的一种同系物
C．在一定条件下可以发生加成、氧化反应
D．1 mol盆烯完全燃烧需消耗6.5molO2
6．为了探究Cu（NO3）2的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验．回答下列问题：
Ⅰ．Cu（NO3）2的氧化性
将光亮的铁丝伸入Cu（NO3）2溶液中，充分反应后将铁丝取出．为检验铁的氧化产物，进行如下实验．（可选用试剂：KSCN溶液、K3[Fe（CN）6]溶液、氯水）
（1）请完成下表：
操作现象结论
取少量溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡①颜色无变化不存在Fe3+
另取少量溶液于试管中，加入②K3[Fe（CN）6]溶液，振荡蓝色沉淀存在Fe2+
【实验结论】Cu（NO3）2能将Fe氧化为Fe2+．
Ⅱ．Cu（NO3）2的热稳定性
用下图所示的实验装置A加热Cu（NO3）2固体，产生红棕色气体，试管中残留物为黑色固体，b中收集到无色气体．

（2）仪器a的名称是酒精灯．装置B的作用是缓冲作用（或安全瓶等）．
（3）【提出设想】b中收集到的无色气体可能是：i．氧气ⅱ．一氧化氮ⅲ．空气
【实验验证】该小组为验证上述设想，用玻璃片在水下盖住集气瓶口，并取出正放在桌面上，移开玻璃片后瓶口未发现颜色变化，将带火星的木条伸入集气瓶，未见复燃．
【实验结论】b中的气体是空气．根据上述实验结果，该小组得出了Cu（NO3）2固体加热分解的产物．请你帮助写出Cu（NO3）2加热分解的化学方程式2Cu（NO3）2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO2↑+O2↑；C中反应的离子方程式4NO2+O2+4OH-═4NO3-+2H2O．
13．用地壳中某主要元素生产的多种产品在现代高科技中占有重要位置，足见化学对现代物质文明的重要作用．例如：光导纤维的主要成分是SiO2（二氧化硅）；目前应用最多的太阳能电池的光电转化材料是Si （晶体硅）．
10．氯化碘（ICl）跟水发生反应：ICl+H2O═HIO+HCl，这个过程可以称为ICl的水解．则
（1）ICl与NaOH溶液反应的离子方程式为：ICl+2OH-═IO-+Cl-+H2O；
（2）预计IF5水解的化学反应方程式为：IF5+3H2O═HIO3+5HF．
11．下列实验能达到预期目的是（　　）
实验内容实验目的
A某溶液中加入硝酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成该溶液中含有SO42-
B向 AgCl和水的混合物滴加KI的溶液，产生黄色沉淀验证溶解度AgI小于AgCl
C淀粉和稀硫酸混合加热后，加新制Cu（OH）2悬浊加热至沸腾检验淀粉是否水解完全
D向NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe（OH）3胶体
A．AB．BC．CD．D

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