题目内容

12．菱铁矿（主要成分是FeCO3）是炼铁的原料．已知FeCO3为白色固体，不溶于水，在干燥空气中稳定，潮湿环境中需较长时间被氧化为Fe（OH）3．
I．（1）甲同学取一定量碳酸亚铁固体于烧杯中，加入足量水，将烧杯放置在天平左盘上，向右盘放入砝码至天平平衡．放置较长时间后（不考虑水分蒸发），观察到天平的指针会偏右（填“偏左”、“偏右”、“不发生偏转”）；放置过程中还可观察到的实验现象为白色固体变成红褐色固体（或产生气泡）．
II．乙同学设计图1所示的装置制备FeCO3．（FeSO4和NaHCO3溶液均用经煮沸后冷却的蒸馏水配制，并在FeSO4溶液中加入少量铁粉）．滴加NaHCO3溶液后观察到试管中出现白色沉淀，同时有大量无色气体生成．

（2）产生的气体是CO2 （填分子式）．
（3）丙同学对白色沉淀的成分提出异议，并做出如下假设，请补充完成假设3：
假设1：白色沉淀是FeCO3；
假设2：白色沉淀是Fe（OH）2；
假设3：白色沉淀是Fe（OH）2和FeCO3．
（4）若假设1成立，写出有关反应的化学方程式：FeSO4+2NaHCO3=FeCO3↓+H2O+CO2↑+Na2SO4．
（5）若假设2成立，说明用经煮沸后冷却的蒸馏水配制FeSO4和NaHCO3溶液的目的是除去水中溶解的氧气，防止生成的Fe（OH）2被迅速氧化．
请设计一个实验方案验证假设2成立，写出实验步骤、预期现象和结论，实验所需仪器和药品自选．
向产生白色沉淀的试管中通入空气，若白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色，则说明假设2成立．
III．现取20.0g菱铁矿，向其中加入足量稀硫酸，充分反应，测得固体质量与所加稀硫酸的质量关系如图2所示．（假设菱铁矿中杂质不参加反应，且难溶于水．）
（6）菱铁矿中FeCO3的质量分数为50%
（7）若将稀硫酸改成1mol L-1HNO3，则该反应的离子方程式为3FeCO3+10H++NO3?=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O．将反应逸出的气体与一定量的O2混合循环通入反应液中，目的是减少环境污染，NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸，提高原料利用率．
IV．某铁锈成分为Fe2O3•xH2O和FeCO3．为确定其组成，兴趣小组称取此铁锈样品25.4g，在科研人员的指导下用图3装置进行实验．

【查阅资料】
①Fe2O3•xH2O失去结晶水温度为110℃，FeCO3在282℃分解为FeO和CO2．
②温度高于500℃时铁的氧化物才能被CO还原．
（8）装配好实验装置后，首先要检查装置气密性．
（9）装置A中的反应为：H2C2O4 （草酸）$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$ CO↑+CO2↑+H2O．通过B、C装置可得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶B中应盛放c（选填序号）．
a．浓硫酸        b．澄清的石灰水      c．氢氧化钠溶液
（10）现控制D装置中的温度为300℃对铁锈进行热分解，直至D装置中剩余固体质量不再变化为止，冷却后装置E增重3.6g，装置F增重2.2g．
则样品中FeCO3的质量m（FeCO3）=5.8g，x=2．
（11）若缺少G装置，测得的m（FeCO3）偏大（选填“偏大”、“偏小”、“不变”，下同），x的值会偏大．

分析 I（1）在有水与空气下，放置较长时间后，碳酸亚铁会发生反应：4FeCO3+6H2O+O2=4Fe（OH）3+4CO2，根据方程式左边质量如何变化；
FeCO3是白色固体、Fe（OH）3红褐色固体；
II．（2）HCO3-和Fe 2+相互促进水解生成Fe（OH）2和CO2；
（3）根据组合可推知假设3为Fe（OH）2和FeCO3的混合物；
（4）如果白色沉淀的碳酸亚铁，则硫酸亚铁和碳酸氢钠发生复分解反应，为非氧化还原反应，根据元素守恒及产物的稳定性推知反应方程式；
（5）如果生成氢氧化亚铁，说明煮沸后溶液中不含氧气；
产物Fe（OH）2验证可通过学生熟悉的颜色变化来设计，向溶液中通入氧气，根据物质颜色是否变化判断；
（6）碳酸亚铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和二氧化碳、水，剩余固体为未反应的杂质，则参加反应的m（FeCO3）=（20.0-8.4）g=11.6g，碳酸亚铁的质量分数=$\frac{碳酸亚铁质量}{样品质量}×100%$；
（7）碳酸亚铁与硝酸发生氧化还原反应，铁的产物为+3价，稀硝酸还原产生为NO，NO与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸；
（8）实验基本操作，装配好实验装置后，首先要检查装置气密性；
（9）二氧化碳是酸性氧化物，要除去CO2应该选取溶解性大的碱性溶液；
（10）温度为300℃时，Fe2O3•xH2O失去结晶水（分解温度为110℃），FeCO3分解为FeO和CO2（分解温度为282℃），装置E增重3.6g为水，n（H2O）=$\frac{3.6g}{18}$=0.2mol，根据水分子守恒得n（Fe2O3•xH2O）=$\frac{0.2}{x}$mol，装置F增重2.2g为二氧化碳，n（CO2）=$\frac{2.2g}{44g/mol}$=0.05mol，根据C原子守恒得n（FeCO3）=0.05mol，
0.05mol FeCO3质量为：0.05mol×116mol L-1=5.8g
则Fe2O3•xH2O质量为：25.4g-5.8g=19.6g．
$\frac{0.2}{x}$ mol×（160+18x）mol L-1=19.6g    
据此计算x值；
（11）若缺少G装置，F会吸收部分空气中的水与二氧化碳而增重．

解答 解：（1）在有水与空气下，放置较长时间后，碳酸亚铁会发生反应：4FeCO3+6H2O+O2=4Fe（OH）3+4CO2，从而使左边物质质量变大，则指针或偏右；碳酸亚铁是白色固体、氢氧化铁是红褐色固体，所以颜色也由FeCO3白色变为Fe（OH）3红褐色，
故答案为：偏右；白色固体变成红褐色固体（或产生气泡）；
（2）HCO3-和Fe 2+相互促进水解生成Fe（OH）2和CO2，溶液中产生的气体为CO2，
故答案为：CO2；
（3）根据组合可推知假设3为Fe（OH）2和FeCO3，
故答案为：Fe（OH）2和FeCO3；
（4）如果白色沉淀的碳酸亚铁，则硫酸亚铁和碳酸氢钠发生复分解反应，为非氧化还原反应，根据元素守恒及产物的稳定性推知反应方程式为：FeSO4+2NaHCO3=FeCO3↓+H2O+CO2↑+Na2SO4，
故答案为：FeSO4+2NaHCO3=FeCO3↓+H2O+CO2↑+Na2SO4；
（5）煮沸后冷却的蒸馏水配制FeSO4和NaHCO3溶液可以除去水中溶解的氧气，防止生成的Fe（OH）2被迅速氧化；而产物Fe（OH）2验证可通过学生熟悉的颜色变化来设计，其检验方法为向产生白色沉淀的试管中通入空气，若白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色，则说明假设2成立，
故答案为：除去水中溶解的氧气，防止生成的Fe（OH）2被迅速氧化；
向产生白色沉淀的试管中通入空气，若白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色，则说明假设2成立；
（6）碳酸亚铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和二氧化碳、水，剩余固体为未反应的杂质，则参加反应的m（FeCO3）=（20.0-8.4）g=11.6g，碳酸亚铁的质量分数=$\frac{碳酸亚铁质量}{样品质量}×100%$=$\frac{11.6g}{20.0g}$×100%=58%，
故答案为：58%；
（7）碳酸亚铁与硝酸发生氧化还原反应，铁的产物为+3价，稀硝酸还原产生为NO，反应方程式为3FeCO3+10H++NO3?=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O，NO与氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮和水反应生成硝酸，为防止NO污染空气，且为提高原料利用率，需循环使用NO，
故答案为：3FeCO3+10H++NO3?=3Fe3++3CO2↑+NO↑+5H2O；减少环境污染，NO跟H2O、O2反应后又得到硝酸，提高原料利用率；
（8）实验基本操作，装配好实验装置后，首先要检查装置气密性，
故答案为：检查装置气密性；
（9）二氧化碳是酸性氧化物，要除去CO2应该选取溶解性大的碱性溶液，要除去CO2最好选择氢氧化钠溶液，澄清的石灰水浓度低，碱性弱，
故答案为：c；
（10）温度为300℃时，Fe2O3•xH2O失去结晶水（分解温度为110℃），FeCO3分解为FeO和CO2（分解温度为282℃），装置E增重3.6g为水，n（H2O）=$\frac{3.6g}{18}$=0.2mol，根据水分子守恒得n（Fe2O3•xH2O）=$\frac{0.2}{x}$mol，装置F增重2.2g为二氧化碳，n（CO2）=$\frac{2.2g}{44g/mol}$=0.05mol，根据C原子守恒得n（FeCO3）=0.05mol，
0.05mol FeCO3质量为：0.05mol×116mol L-1=5.8g
则Fe2O3•xH2O质量为：25.4g-5.8g=19.6g．
$\frac{0.2}{x}$ mol×（160+18x）mol L-1=19.6g    
  x=2，
故答案为：5.8；2；
（11）若缺少G装置，F会吸收部分空气中的水与二氧化碳而增重，使测得的m（FeCO3）偏大，计算所得Fe2O3•xH2O质量偏小，而计算出的x偏大，
故答案为：偏大；偏大．

点评 本题考查物质制备及物质含量测定，为高频考点，侧重考查学生综合分析判断及计算能力，明确物质性质、各个物理量的关系、实验基本操作方法等是解本题关键，注意图3中G装置的作用，很多同学往往漏掉空气中水蒸气和二氧化碳而导致错误，为易错点．

练习册系列答案
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2．如表是元素周期表的一部分，根据表中给出的10种元素，回答下列问题．
族
周期		ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0
2CNO FNe
3NaAlPSCl
（1）单质的化学性质最不活沷的元素是Ne；
（2）氧的原子结构示意图是；
（3）形成化合物种类最多的元素是C；
（4）HF和H2O中，热稳定性较强的是HF；
（5）N和P中，原子半径较小的是N；
（6）常温下，会在浓硫酸中发生钝化的金属是Al；
（7）元素最高价氧化物对应水化物中，碱性最强的是NaOH（填化学式），酸性最强的是HClO4（填“H2SO4”或“HClO4”）．
3．下列叙述中不正确的是（　　）
①液态HF中存在氢键，所以其分子比HCl更稳定
②将SO2通入紫色石蕊溶液，溶液先变红后褪色
③可用浓氨水检验输送氯气的管道是否有泄漏
④在Fe（NO3）2溶液中通入过量碘化氢气体，最终Fe2+被氧化为Fe3+
⑤将过量的二氧化碳气体通入硅酸钠溶液中，然后加热蒸干，再在高温下充分灼烧最后得到的固体为碳酸钠和二氧化硅．
A．①②⑤B．②③④C．①②④⑤D．①③④⑤
20．A是一种重要的化工原料，标况下密度1.25g/L；C是一种酸性物质，D是具有果香气味的烃的衍生物．A、B、C、D在一定条件下存在如下转化关系（石蜡油含17个碳原子以上的液态烷烃，部分反应条件、产物被省略）．

写出下列变化的化学方程式并指出反应类型：
①A→B：CH2═CH2+H2O $→_{加热加压}^{催化剂}$CH3CH2OH，加成反应；
②B+C→D：CH3COOH+CH3CH2OH $→_{△}^{浓H_{2}SO_{4}}$CH3COOCH2CH3+H2O，酯化（取代）反应．
7．配制480mL1.0mol•L-1NaNO2溶液，需称取溶质质量为（　　）
A．13.8gB．69gC．34.5gD．138g
17．下列物质的变化所破坏的作用力相同的是（　　）
A．NaCl和HCl溶于水都电离成离子B．SiO2和冰块的熔化
C．晶体硫的熔化和晶体碘的升华D．酒精和冰醋酸溶于水
4．下列叙述中正确的是②③⑥（填序号）
①标准状况下，1L HCl和1L H2O的物质的量相同；
②通常状况下的气体摩尔体积大于22.4L/mol；
③在同温同体积时，气体物质的物质的量越大，则压强越大；
④两种物质的物质的量相同，则它们在标准状况下的体积也相同；
⑤相同条件下，气体物质的量越大，气体摩尔体积越大；
⑥同温同压下，气体的密度与气体的相对分子质量成正比．
1．下列离子方程式正确的是（　　）
A．用稀HNO3溶解FeS固体：FeS+2H+═Fe2++H2S↑
B．将Na2O2固体投入H218O中：2Na2O2+H218O═Na++4OH-+8O2↑
C．向NH4Al（SO4）2溶液中滴入Ba（OH）2溶液，恰好使SO42-完全沉淀：NH4++Al3++2SO42-+2Ba2++4OH-═Al（OH）3↓+NH3•H2O+BaSO4↓
D．用石墨作两电极电解MgCl2溶液：2C1-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$C12↑+2OH-+H2↑
2．下列有关一定物质的量浓度溶液的配制说法正确的是（　　）
A．将固体加入容量瓶中溶解并稀释至刻度线，配制成一定物质的量浓度的溶液
B．向盛有NaOH的烧杯中加蒸馏水使其溶解，并立即转入容量瓶中
C．用托盘天平称取10.60 g的Na2CO3固体，溶于1 L的水可配成0.1 mol/L的溶液
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