题目内容

【题目】文献表明:工业上,向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁;相同条件下,草酸根(C2O42-)的还原性强于Fe2+。为检验这一结论,雅礼中学化学研究性小组进行以下实验:

资料:i. 草酸(H2C2O4)为二元弱酸。

ii. 三水三草酸合铁酸钾[K3Fe(C2O4)33H2O]为翠绿色晶体,光照易分解。其水溶液中存在[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2O42- K=6.3×10-21

iii.FeC2O42H2O为黄色固体,溶于水,可溶于强酸。

(实验1)用以下装置制取无水氯化亚铁

(1)仪器a的名称为___________。

(2)欲制得纯净的FeCl2,实验过程中点燃A、C酒精灯的先后顺序是___________。

(3)若用D的装置进行尾气处理,存在的问题是__________、___________。

(实验2)通过Fe3+和C2O42-在溶液中的反应比较Fe2+和C2O42-的还原性强弱。

(4)取实验2中少量晶体洗浄,配成溶液,漓加KSCN溶液,不变红。继续加入硫酸,溶液变红,说明晶体中含有+3价的铁元素。加硫酸后溶液变红的原因是______________。

(5)经检验,翠绿色晶体为K3Fe(C2O4)33H2O。设计实验,确认实验2中没有发生氧化还原反应的操作和现象是_____。

(6)取实验2中的翠绿色溶液光照一段时间,产生黄色浑浊且有气泡产生。补全反应的离子方程式:_____Fe(C2O4)3]3-+____H2O____FeC2O4·2H2O↓+__________+_______

(实验3)研究性小组又设计以下装置直接比较Fe2+和C2O42-的还原性强弱,并达到了预期的目的。

(7)描述达到期目的可能产生的现象:_____________________。

【答案】分液漏斗 先点燃A处酒精灯,再点燃C处酒精灯 发生倒吸 可燃性气体H2不能被吸收 溶液中存在平衡:[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2O42-,加热硫酸后,H+与C2O42-结合可使平衡正向移动,c(Fe3+)增大,遇KSCN溶液变红 取少量实验2中的翠绿色溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,不出现蓝色沉淀 2 4 2 3C2O42- 2CO2↑ 电流计的指针发生偏转,一段时间后,左侧溶液变为浅绿色,右侧有气泡产生

【解析】

实验一:在装置A中用浓硫酸与NaCl固体混合加热制取HCl,通过B装置的浓硫酸干燥,得纯净HCl气体,然后在装置C中Fe与HCl发生反应产生FeCl2和H2,反应后的气体中含H2和未反应的HCl气体,可根据HCl极容易溶于水,用水作吸收剂吸收进行尾气处理;

实验二:FeCl3溶液与K2C2O4发生复分解反应产生Fe2(C2O4)3和KCl;用KSCN溶液检验Fe3+;用K3[Fe(CN)6]溶液检验Fe2+;根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒书写离子方程式;

实验三:根据2Fe3++C2O42-=2Fe2++2CO2↑,判断原电池正负极反应及相应的现象。

(1)根据图示可知仪器a名称是分液漏斗;

(2)为防止Fe与装置中的空气发生反应,制得纯净的FeCl2,实验过程中先点燃A处酒精灯,使装置充满HCl气体,然后给C处酒精灯加热;

(3)若用D的装置进行尾气处理,由于HCl极容易溶于水,HCl溶解导致导气管中气体压强减小而引起倒吸现象的发生,而且可燃性气体H2不能被吸收;

(4)在实验二中,向FeCl3溶液中加入K2C2O4溶液,发生复分解反应产生Fe2(C2O4)3和KCl,产生的翠绿色晶体为Fe2(C2O4)3的结晶水合物K3Fe(C2O4)33H2O,取实验2中少量晶体洗浄,配成溶液,漓加KSCN溶液,不变红,继续加入硫酸,溶液变红,说明晶体中含有+3价的铁元素。则加硫酸后溶液变紅的原因是在溶液中存在电离平衡:溶液中存在平衡:[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2O42-,加入硫酸后,硫酸电离产生H+与溶液中的C2O42-结合生成弱酸H2C2O4,使可使平衡正向移动,导致溶液中c(Fe3+)增大,遇KSCN溶液变红;

(5)若K3Fe(C2O4)33H2O发生氧化还原反应,则会产生Fe2+,检验方法是取少量实验2中的翠绿色溶液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,不出现蓝色沉淀,证明无Fe2+,产生的K3Fe(C2O4)33H2O未发生氧化还原反应;

(6)在光照条件下草酸铁溶液发生氧化还原反应,产生FeC2O4·2H2O、CO2气体,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒,可得反应的离子方程式:2Fe(C2O4)3]3-+4H2O2FeC2O4·2H2O↓+2C2O42-+2CO2↑;

(7)该装置构成了原电池,在左边,Fe3+获得电子变为Fe2+,溶液变为浅绿色,左边电极为正极;在右边电极上,溶液中的C2O42-失去电子,发生氧化反应,C2O42--2e-=2CO2↑,右边电极为负极,会看到电极上有气泡产生。

练习册系列答案
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【题目】查阅文献:Ⅰ.在浓硝酸和活泼金属反应过程中,随着硝酸浓度的降低,其生成的产物有+4、+2、-3价氮的化合物。

Ⅱ.FeSO4 + NOFe(NO)SO4(棕色) ΔH<0。

Ⅲ.NO2和NO都能被酸性KMnO4溶液氧化吸收。

甲按照如图所示的实验装置进行实验:

实验操作和现象记录如表所示:

实验操作

实验现象

打开弹簧夹,通入一段时间CO2,关闭弹簧夹

打开分液漏斗活塞,将浓硝酸缓慢滴入烧瓶中,关闭活塞

无明显现象

加热烧瓶,反应开始后停止加热

①A中有红棕色气体产生,一段时间后,气体颜色逐渐变浅;B中溶液变棕色;C中溶液紫色变浅。

②反应停止后,A中无固体剩余

请回答下列问题:

① 加热前,向烧瓶中滴入浓硝酸没有明显现象的原因是________________________________

② 检验是否生成-3价氮的化合物,应进行的实验操作是________________________________

③ 甲取少量B中溶液,加热,实验现象是____________________________________________,请用化学平衡原理解释原因________________________________________________________,甲依据该现象得出结论:铁与硝酸反应有NO生成。

④乙认为甲得出A中有NO生成的证据不足。为获取充足的证据,乙仍采用该装置和操作进行对照实验,乙作出的改变是____________________________,证明有NO生成的实验现象是________________________________________________

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