题目内容

8．三氯化铁是中学化学实验室中常用的化学试剂．同学们利用废铁屑（含少量铜杂质）来探究制备FeCl3•6H2O的方法，同学甲设计的实验装置如图所示，其实验步骤如下：A中放有废铁屑，烧杯中盛有足量的稀硝酸，实验时先打开a并关闭b，用分液漏斗向A中加入过量的盐酸充分反应，此时溶液呈浅绿色；再打开b进行过滤，过滤结束后，取烧杯内溶液倒入蒸发皿加热，蒸发掉部分水并使剩余HNO3分解，再降温结晶得FeCl3•6H2O晶体．
填写下列空白：
（1）滴加盐酸时，发现反应速率较之盐酸与纯铁粉反应要快，其原因是废铁屑中的不溶性杂质与Fe在盐酸中构成原电池，加快了反应速率．
（2）烧杯内放过量稀HNO3的原因是3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O（用离子方程式表示）．
（3）整个实验过程中，弹簧夹a都必须打开，除为排出产生的气体外，另一个目的是使装置内部与外界大气相通，便于A中液体流下．
（4）乙同学对该实验进行了改进，他是用空烧杯盛接滤液，加入适当的试剂，然后在HC1的气流中、一定温度下蒸发、浓缩、降温结晶而得到纯净的FeCl3•6H2O，你认为加入的试剂可以是①②．（填序号）
①适量氯气                  ②适量过氧化氢和稀盐酸
③酸性高锰酸钾溶液          ④氢氧化钠溶液．

分析 验的目的是制备FeCl3•6H2O，由装置图可知，在A中废铁屑与盐酸反应生成氯化亚铁，经过滤可分离出铜，氯化亚铁和过量的盐酸流入烧杯中，硝酸将氯化亚铁氧化生成氯化铁，经蒸发浓缩反应液，蒸发掉部分水并使剩余HNO3分解，再降温结晶得FeCl3•6H2O晶体，
（1）金属的溶解可借助形成原电池使反应速率加快；
（2）稀HNO3有强氧化性，使Fe2+ 全部氧化成Fe3+；
（3）保证容器内外压强相等，使分液漏斗中的酸可滴入A中；
（4）把氯化亚铁氧化为氯化铁，同时不能引入杂质，可选择绿色氧化剂来完成这一目的

解答 解：实验的目的是制备FeCl3•6H2O，由装置图可知，在A中，废铁屑与盐酸反应生成氯化亚铁，经过滤可分离出铜，氯化亚铁和过量的盐酸流入烧杯中，硝酸将氯化亚铁氧化生成氯化铁，经蒸发浓缩反应液，蒸发掉部分水并使剩余HNO3分解，再降温结晶得FeCl3•6H2O晶体，
（1）废铁屑（含少量铜杂质）加盐酸后，Cu与铁形成Fe-Cu原电池使反应速率加快，
故答案为：废铁屑中的不溶性杂质与Fe在盐酸中构成原电池，加快了反应速率；
（2）过量的稀HNO3保证使Fe2+ 全部氧化成Fe3+；反应的离子方程式是：3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O，
故答案为：3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O；
（3）整个实验过程中，弹簧夹a都必须打开，则装置与大气相同，使分液漏斗中的酸可滴入A中，
故答案为：使装置内部与外界大气相通，便于A中液体流下；
（4）把氯化亚铁氧化为氯化铁，同时不能引入杂质，所以选用适量过氧化氢和稀盐酸，或用双氧水，
故答案为：①②．

点评 本题是利用含铜的废铁屑制备FeCl3•6H2O的实验探究，考查了制备方案的设计，涉及了Fe2+的氧化、溶液的蒸发结晶及Fe3+的防水解，还考查了用原电池理论解释纯铁没有废铁屑溶解速率快的原因，试题培养了学生的分析、理解能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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13．下列说法正确的是（　　）
A．向 0.1 mol/L的氨水中加少量硫酸铵固体，则溶液中$\frac{c（O{H}^{-}）}{（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$增大
B．常温下，0.1 mol/L一元酸（HA）溶液的 pH=3，则该溶液中，c2（H+）=c（H+）×c（A-）+Kw
C．向含有 1 mol KAl（SO4）2 的溶液中加入 Ba（OH）2 溶液得到沉淀的物质的量最多为 2 mol
D．将 Ca（ClO）2、Na2SO3、FeCl3、NaAlO2 溶液蒸干均得不到原溶质
19．侯氏制碱法中，对母液中析出NH4Cl无帮助的操作是（　　）
A．通入CO2B．通入NH3C．冷却母液D．加入食盐
16．工业上以铝土矿（主要成分是氧化铝，含氧化铁、氧化镁、二氧化硅、氧化铜等杂质）为原料提取铝的无机化工流程如图：

已知：NaOH溶液与二氧化硅反应非常缓慢，在工业生产时不必考虑．
（1）固体A为Fe2O3、MgO、CuO；试剂X为NaOH，Y为CO2．
（2）写出反应②的离子方程为AlO2-+CO2+2H2O═Al（OH）3↓+HCO3-．
（3）实验室里完成反应③所需要的实验仪器主要有坩埚、酒精灯、三脚架、泥三角．
（4）反应④所得的铝材中，往往含有少量的铁和硅等杂质，可用电解的方法进一步提纯，该电解池中阳极的电极反应式为2Al-3e-═Al3+．下列可作阴极材料的是D
A．铝材     B．石墨     C．铅板     D．纯铝
（5）铝土矿中Al2O3的含量为40.8%，要使1t铝土矿中的Al2O3全部溶解理论上至少需要X的质量为0.32t．
3．下列溶液中粒子的物质的量浓度关系正确的是（　　）
A．0.1 mol/L NaHCO3溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合，所得溶液中：c（Na+）＞c（CO32-）＞c（HCO3-）＞c（OH-）
B．20 mL 0.1 mol/L CH3COONa溶液与10 mL 0.1 mol/L HCl溶液混合后溶液呈酸性，所得溶液中：c（CH3COO-）＞c（Cl-）＞c（CH3COOH）＞c（H+）
C．室温下，pH=2的盐酸与pH=12的氨水等体积混合，所得溶液中：c（Cl-）+c（H+）＞c（NH4+）+c（OH-）
D．0.1 mol/L CH3COOH溶液与0.1 mol/L NaOH溶液等体积混合，所得溶液中：c（OH-）＞c（H+）+c（CH3COOH）
13．物质的结构决定物质的性质．请回答下列涉及物质结构和性质的问题：
（1）第二周期中，元素的第一电离能处于B与N之间的元素有3种．
（2）某元素位于第四周期Ⅷ族，其基态原子的未成对电子数与基态碳原子的未成对电子数相同，则其基态原子的价层电子排布式为3d84s2．
（3）乙烯酮（CH2=C=O）是一种重要的有机中间体，可用CH3COOH在（C2H5O）3P=O存在下加热脱H2O得到．乙烯酮分子中碳原子杂化轨道类型是sp2和sp，1mol（C2H5O）3P=O分子中含有的σ键的数目为25NA．
（4）已知固态NH3、H2O、HF的氢键键能和结构如下：
 物质氢键X-H…Y键能kJ•mol-1
 （HF）n D-H…F 28.1
 冰 O-H…O 18.8
 （NH3）n N-H…N 5.4

解释H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因单个氢键的键能是（HF）n＞冰＞（NH3）n，而平均每个分子含氢键数：冰中2个，（HF）n和（NH3）n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞（HF）n＞（NH3）n．
（5）碳化硅的结构与金刚石类似，其硬度仅次于金刚石，具有较强的耐磨性能．碳化硅晶胞结构中每个碳原子周围与其距离最近的硅原子有4个，与碳原子等距离最近的碳原子有12个．已知碳化硅晶胞边长为apm，则晶胞图中1号硅原子和2号碳原子之间的距离为$\frac{\sqrt{11}a}{4}$pm，碳化硅的密度为$\frac{1.6×1{0}^{32}}{{a}^{3}×{N}_{A}}$g/cm3．
20．下列说法不正确的是（　　）
A．在汽油中加入乙醇热值改变
B．秸秆燃烧是造成雾霾的原因之一
C．用牺牲阴极的方法可以保护金属
D．自行车钢架生锈主要是电化学腐蚀所致
17．下列实验中，现象和对应结论均正确的是（　　）
选项实验现象结论
AT℃时，向NaCl和NaBr的混合
溶液中滴加AgNO3溶液		先出现白色沉淀T℃时，Ksp：
AgCl＜AgBr
B向等浓度的Na2CO3溶液或Na2SO4
溶液中滴加酚酞试剂		Na2CO3溶液变红色，Na2SO4
溶液无明显现象		非金属性：S＞C
C常温下，取饱和CaSO4溶液或醋酸
溶液做导电性实验		醋酸实验的灯泡较亮CaSO4和醋酸均
为弱电解质
D向品红溶液中滴加NaClO溶液
或通入SO2气体		品红溶液均褪为无色两者均有漂白性
且原理相同
A．AB．BC．CD．D
18．已知氢化锂固体不导电，隔绝空气熔融时能导电，它跟水反应能生成氢气．下列有关氢化锂的说法中，错误的是（　　）
A．LiH是离子晶体B．LiH的水溶液呈酸性
C．LiH是一种氧化剂D．LiH中H-半径大于Li+半径

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