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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正确的操作顺序是B．
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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．
15．我国镍氢电池居世界先进水平，我军潜艇将装备国产大功率镍氢动力电池．常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6（LaNi5H6中各元素化合价均可视为零价），电池放电时发生的反应通常表示为LaNi5H6+6NiO（OH）═LaNi5+6Ni（OH）2．下列说法正确的是（　　）
A．放电时储氢合金作正极
B．充电时储氢合金作负极
C．充电时阳极周围c（OH-）减少
D．放电时负极反应为LaNi5H6-6e-═LaNi5+6H+

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