题目内容

5.绿矾是一种重要的化工原料.
【问题1】绿矾晶体(FeSO4•7H2O)由于保存不妥或长久放置,容易被空气中的氧气氧化而变质.为探究绿矾样品的变质情况,某化学兴趣小组的同学设计了下列实验方案.
实验准备:取少量绿矾样品,用蒸馏水在烧杯中配成溶液.
(1)方案1:取少量溶液,加入几滴KSCN试剂(写化学式),如果观察到的现象是溶液变血红色;实验结论:证明绿矾样品已被氧化.
(2)方案2:取少量溶液,加入几滴酸性KMnO4溶液,如果观察到的现象是溶液不褪色.实验结论:证明绿矾样品完全被氧化.
(3)使用FeSO4时,如要防止Fe3+的干扰,可以加入适量铁粉进行除杂,写出加入铁粉后发生反应的离子方程式Fe+2Fe3+=3Fe2+.
(4)要从FeSO4溶液中得到绿矾晶体,必须进行的实验操作步骤:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、自然干燥,在这一系列操作中没有用到的仪器有B(此空填序号)
A.蒸发皿   B.石棉网     C.烧杯      D.玻璃棒
【问题2】灼烧绿矾的反应方程式:2(FeSO4•7H2O)═Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O
工业上常通过高温分解FeSO4的方法制备Fe2O3,为检验FeSO4高温分解的气体产物中是否含有SO2和SO3,进行如下实验:将FeSO4高温分解产生的气体通入如图所示的装置中.请回答以下问题:
(1)装置I中氯化钡溶液中可观察到现象有白色沉淀产生.若氯化钡溶液足量,将最后所得沉淀过滤、洗涤、烘干后称重为2.33克,则灼烧绿矾的过程中转移了0.02mol的电子.
(2)装置II中试剂为品红溶液,其作用是检验产生的气体中是否含SO2
(3)装置III中试剂为NaOH溶液,其作用是除去多余的SO2,防止污染空气.

分析 【问题1】(1)铁离子遇KSCN溶液为血红色;
(2)亚铁离子具有还原性,能被高锰酸钾氧化;
(3)防止Fe3+的干扰,可以加入适量铁粉进行除杂,Fe与铁离子反应生成亚铁离子;
(4)从FeSO4溶液中得到绿矾晶体,蒸发浓缩、冷却结晶,蒸发需要蒸发皿、玻璃棒等,过滤需要烧杯、漏斗等;
【问题2】为检验FeSO4高温分解的气体产物中是否含有SO2和SO3,由实验装置可知,气体进入I中反应生成白色沉淀硫酸钡,II中二氧化硫可使品红褪色,III为尾气处理装置,可利用NaOH溶液吸收二氧化硫,以此来解答.

解答 解:【问题1】(1)绿矾中的亚铁离子被氧化成铁离子,遇KSCN变红色,因此加入KSCN溶液,若溶液变红证明被氧化,故答案为:KSCN;
(2)酸性KMnO4可氧化亚铁离子,但不与铁离子反应,若溶液的紫色不褪去,证明已完全被氧化,故答案为:溶液不褪色;
(3)铁与铁离子反应生成亚铁离子,离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+,故答案为:Fe+2Fe3+=3Fe2+;
(4)从溶液中得到晶体的第一步是蒸发浓缩,然后冷却结晶、过滤、自然干燥即可;这一系列的操作中A、蒸发皿中进行蒸发,C、烧杯中配成溶液,D、用玻璃棒进行搅拌,没有用的是B石棉网,
故答案为:蒸发浓缩;B;
【问题2】为检验FeSO4高温分解的气体产物中是否含有SO2和SO3,由实验装置可知,气体进入I中反应生成白色沉淀硫酸钡,II中二氧化硫可使品红褪色,III为尾气处理装置,可利用NaOH溶液吸收二氧化硫,
(1)三氧化硫与氯化钡溶液反应生成硫酸钡白色沉淀,所以装置I中氯化钡溶液中可观察到现象是有白色沉淀产生;2.33g为硫酸钡,其物质的量为$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol,即三氧化硫的物质的量为0.01mol,根据2(FeSO4•7H2O)═Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O~2e-可知该过程中转移电子的物质的量为0.02mol,
故答案为:有白色沉淀产生;0.02;
(2)装置II中试剂为品红溶液,其作用是检验产生的气体中是否含SO2,故答案为:检验产生的气体中是否含SO2;
(3)装置III中试剂为NaOH溶液,其作用是除去多余的SO2,防止污染空气,故答案为:除去多余的SO2,防止污染空气.

点评 本题考查物质的制备实验及性质实验,为高频考点,把握物质的性质、氧化还原反应、实验装置的作用为解答的关键,侧重分析与实验能力的综合考查,题目难度不大.

练习册系列答案
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17.某实验小组把CO2通入饱和Na2CO3溶液制取NaHCO3,装置如图所示(气密性已检验,部分夹持装置略):

(1)D中产生NaHCO3的化学方程式是Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3.
(2)请结合化学平衡移动原理解释B中溶液的作用CO2在水中存在平衡:CO2+H2O?H2CO3?HCO3-+H+,有H2SO4存在时,可使上述平衡向左移动,从而减少CO2在水中的溶解,同时吸收挥发出来的HCl气体.
(3)当D中有大量白色固体析出时,停止实验,将固体过滤、洗涤、干燥备用.为确定固体的成分,实验小组设计方案如下(称取一定质量的固体,配成1000mL溶液作为样液,其余固体备用):
①方案1:取样液与澄清的Ca(OH)2溶液混合,出现白色沉淀.
实验小组对现象产生的原理进行分析,认为该方案不合理,理由是Na2CO3和NaHCO3都能跟Ca(OH)2溶液发生反应生成白色沉淀,无法确定固体的成分中是否含有NaHCO3.
②方案2:取样液与BaCl2溶液混合,出现白色沉淀并有气体产生.
实验小组认为固体中存在NaHCO3,其离子方程式是2HCO3-+Ba2+=BaCO3↓+CO2↑+H2O.
该小组认为不能确定是否存在Na2CO3,你认为该结论是否合理?合理.
③方案3:实验小组中甲、乙同学利用NaHCO3的不稳定性进行如下实验:
甲同学:取样液400mL,用pH计测溶液pH,再水浴加热蒸发至200mL,接下来的操作是冷却到室温,加水至溶液体积为400mL,再次测定pH,结果表明白色固体中存在NaHCO3.为进一步证明白色固体是否为纯净的NaHCO3,结合甲同学实验,还应补充的实验是取相同质量的纯净的NaHCO3配成1000mL溶液,取400mL,重复甲的实验,进行对照.
乙同学:利用仪器测定了固体残留率随温度变化的曲线,如图所示.
a.根据A点坐标得到的结论是白色固体为NaHCO3.
b.根据B点坐标,计算残留固体中n(NaHCO3:n(Na2CO3))=71:42.
(残留率=$\frac{剩余固体的质量}{原始固体的质量}$×100%)
通过上述实验,该小组认为,可以向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2制备NaHCO3.
14.低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,低碳循环正成为科学家研究的主要课题.最近有科学家提出构想:把空气吹入饱和碳酸钾溶液,然后再把CO2从溶液中提取出来,经化学反应后使之变为可再生燃料甲醇.该构想技术流程如下:(如图1)

(1)向分解池中通入高温水蒸气的作用是提供高温环境使KHCO3分解.
(2)已知在常温常压下:
①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H=-1275.6kJ•mol-1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H=-566.0kJ•mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H=-44.0kJ•mol-1
则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为CH3OH(l)+O2(g)=CO (g)+2H2O(l)△H=-442.8KJ/mol.
(3)依据甲醇燃烧的反应原理.设计如图2所示的电池装置.该装置负极的电极反应式为CH3OH+8OH--6e-=CO32-+6H2O.
(4)已知Ksp(CaCO3)=2.8×10-9mol2•L-2.现将CaCl2溶液与0.02mol•L-1Na2CO3溶液等体积混合,生成CaCO3沉淀时,所需CaCl2溶液的最小物质的量浓度为5.6×10-7mol/L.
(5)CO(g)和H2O(g)在一定条件下反应可得到清洁燃料H2.将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中发生反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g),不同温度下得到三组数据:
实验组温度/℃起始量/mol平衡量/mol到平衡所需时间/min
COH2OH2CO
1650421.62.46
2900210.41.63
3900abcdt
①实验1前6min的反应速率v(CO2)=0.13 mol/(L.min)(保留小数点后两位,下同).
②实验2条件下平衡常数K=0.17.
③该反应的△H<0 (填“<”或“>”=.
④实验3中,若平衡时的转化率α(CO)>α(H2O),则$\frac{a}{b}$的取值范围是0<$\frac{a}{b}$<1.

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