题目内容

【题目】为确定用以上方法制得的四氧化三铁中可能含有的杂质,同学们又进行了下列实验探究。

[查阅资料]

资料一:难溶性碱受热时能分解产生金属氧化物和水(反应中各种元素的化合价不变);

资料二:氧化铁和一氧化碳反应是随温度升高而逐步进行的,先生成四氧化三铁,再生成氧化亚铁(黑色),最后生成铁。

[提出猜想]

四氧化三铁中可能含有的杂质是氧化铁和氧化亚铁中的一种或两种。

[实验设计]

同学们称取了23.28 g该四氧化三铁样品进行了下列实验:

[实验分析]

因探究思路不同,兴趣小组分成甲、乙两小组。

甲组:

(1)该组同学欲通过B装置反应前后的质量变化来计算确认该四氧化三铁样品中的杂质,B中的最佳试剂是___(填序号)。

①澄清石灰水 ②氢氧化钠浓溶液 ③稀盐酸  ④水

(2)上述实验过程中,一氧化碳气体除作为反应物外,还能起到的作用是:①实验开始时,排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸;②停止加热后,防止A中生成物被氧化,B中的溶液倒吸入A中;③____。

(3)乙组同学认为B装置反应前后的质量差会偏小而影响计算、分析,你认为他们的理由是____。

乙组:利用仪器测定并绘制成反应过程中A装置中玻璃管内的固体质量随温度的变化曲线(如图):

(1)写出BC段发生反应的化学方程式____________。

(2)通过计算确定:该四氧化三铁样品中含有的杂质是_____,其中含四氧化三铁的质量是__g。(不需要写过程)

【答案】② 将装置中的二氧化碳通入氢氧化钠溶液中 一氧化碳从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气 Fe3O4+CO3FeO+CO2 氧化铁 20.88 g

【解析】

根据实验目的及装置图分析装置中应该选用的试剂;根据CO的性质及在整个实验过程中的作用分析解答;根据题给信息分析中可能产物结合图表数据分析各步反应;根据图示数据及各组成的质量分数计算分析样品可能杂质及含量。

甲组:(1)氢氧化钙的溶解性很小,不能保证把生成的二氧化碳全部吸收;二氧化碳溶解水的能力也不大,不能保证把生成的二氧化碳全部吸收;稀盐酸和二氧化碳不反应;只有氢氧化钠溶液保证把生成的二氧化碳全部吸收,故选用氢氧化钠浓溶液,故答案为:②;

(2)上述实验过程中,一氧化碳气体除作为反应物外,还能起到的作用是:

①实验开始时,排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸;

②停止加热后,防止A中生成物被氧化,B中的溶液倒吸入A中;

③将装置中的二氧化碳通入氢氧化钠溶液中;

故答案为:将装置中的二氧化碳通入氢氧化钠溶液中;

(3)一氧化碳从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气,使B增重的质量偏小,从而影响计算样品中杂质的质量,故答案为一氧化碳从B中溶液里逸出时会带出部分水蒸气;

乙组:(1)根据资料二:氧化铁和一氧化碳反应是随温度升高而逐步进行的,先生成四氧化三铁,再生成氧化亚铁(黑色),最后生成铁分析知:AB段先生成四氧化三铁,BC段生成氧化亚铁,CD段生成铁,所以BC段发生反应的化学方程式:Fe3O4+CO3FeO+CO2;

(2)到700 ℃时只剩下铁,即此时氧化铁被一氧化碳还原为铁单质,混合物中铁元素的质量分数= =72.16%,四氧化三铁铁元素的质量分数==72.4%;氧化亚铁铁元素的质量分数=≈77.8%;氧化铁铁元素的质量分数==70%,所以该四氧化三铁样品中含有的杂质是氧化铁;设混合物中含四氧化三铁的质量为x,则,x=20.88g,故答案为:氧化铁;20.88 g。

练习册系列答案
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已知:氢氧化物的Ksp如下表:

氢氧化物

Fe(OH)3

Fe(OH)2

Al(OH)3

Mg(OH)2

Ksp

1.0×10-36

1.6×10-14

2.0×10-33

1.2×10-11

请回答下列问题:

(1)物质X可以选用下列物质中的____(选填序号)

A.NaCl B.FeCl3 C.H2O2 D.H2SO4

(2)滤液Ⅰ加入NaOH固体的目的是调节溶液的pH(忽略加入NaOH固体以后溶液体积的变化)。已知滤液Ⅰ中c(Fe3+)为1.0 mol·L-1,c(Al3+)为0.03 mol·L-1,c(Mg2+)为0.01 mol·L-1,当Fe3+恰好沉淀完全时[c(Fe3+)=1×10-5 mol·L-1],Al3+是否已经开始沉淀______(填“是”或“否”)。

(3)写出滤渣1加NaOH溶液发生反应的离子方程式_____________________。

(4)生产流程中最后“从FeCl3溶液得到无水FeCl3固体”的操作分为两步:第一步,先冷却结晶得到FeCl3·6H2O晶体;第二步,制无水FeCl3固体。第二步的正确操作是_____。

(5)FeCl3具有净水作用,但易腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。

①FeCl3净水的原理是____________________(用离子方程式表示)

②通过控制条件生成聚合氯化铁,离子方程式为xFe3++yH2OFex(OH)y(3x-y)++yH+,欲增加聚合氯化铁的产率可采取的方法是_____(填字母)。

a.降温  b.加氨水 c.加入NH4Cl d.加入NaHCO3

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