题目内容
7.大多数非金属元素有含氧酸根离子,某些金属元素也有含氧酸根离子:MnO4-、MnO42-、Cr2O72-等.某无机盐M是一种优良的氧化剂,为确定其化学式,某小组设计并完成了如下实验:已知:
①无机盐M仅由钾离子和一种含氧酸根组成,其原子个数比为2:1:4;
②如图中,将1.98g该无机盐溶于水,滴加适量稀硫酸后,再加入1.12g还原铁粉,整个过程无气体生成,恰好完全反应得混合溶液N.
③该小组同学将溶液N分为二等份,分别按路线Ⅰ、路线Ⅱ进行实验.
④在路线Ⅱ中,首先向溶液N中滴加适量KOH至元素X刚好沉淀完全,过滤后将沉淀在空气中充分灼烧得纯净的Fe2O3粉末1.20g;再将滤液在一定条件下蒸干,只得到3.48g纯净的不含结晶水的正盐W.
请按要求回答下列问题:
(1)由路线Ⅰ的现象可知,溶液N中含有的阳离子是Fe2+.
(2)由实验流程图可推得,含氧酸盐W的化学式是K2SO4 ;由路线Ⅱ可知,1.98g无机盐M中所含钾元素的质量为0.78g.
(3)无机盐M与1.12g还原铁粉恰好完全反应生成溶液N的化学反应方程为2Fe+K2FeO4+4H2SO4═3FeSO4+K2SO4+4H2O.
分析 1.2g氧化铁的物质的量为:$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol,则溶液N中含有铁元素的物质的量为:0.0075mol×2×2=0.03mol,质量为:56g/mol×0.03mol=1.68g>1.12g,所以无机盐M中一定含有Fe元素,故原来无机盐M中铁元素的物质的量为0.03mol-0.02mol=0.01mol;据题意得E为Na2SO4,2.84g Na2SO4物质的量为0.02mol,故无机盐W中含钠元素,依据W为含氧酸根,且分子中的原子个数比为1:2:4,可得M的化学式为K2FeO4,
(1)路线Ⅰ为检验亚铁离子的方法;
(2)K2FeO4与稀硫酸、铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水,根据质量守恒可知W为硫酸钾;根据n=$\frac{m}{M}$计算出K2FeO4的物质的量,再根据n=nM计算出钾离子的质量;
(3)根据K2FeO4与稀硫酸、铁粉反应生成硫酸亚铁、硫酸钾和水写出反应的化学方程式.
解答 解:1.2g氧化铁的物质的量为:$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol,则溶液N中含有铁元素的物质的量为:0.0075mol×2×2=0.03mol,质量为:56g/mol×0.03mol=1.68g>1.12g,所以无机盐M中一定含有Fe元素,故原来无机盐M中铁元素的物质的量为0.03mol-0.02mol=0.01mol;据题意得E为Na2SO4,2.84g Na2SO4物质的量为0.02mol,故无机盐W中含钠元素,依据W为含氧酸根,且分子中的原子个数比为1:2:4,可得M的化学式为K2FeO4,
(1)根据路线Ⅰ可知,N溶液中一定含有亚铁离子,故答案为:Fe2+;
(2)1.2g氧化铁的物质的量为:$\frac{1.2g}{160g/mol}$=0.0075mol,则溶液中含有铁元素的物质的量为:0.0075mol×2×2=0.03mol,质量为:56g/mol×0.03mol=1.68g>1.12g,所以无机盐M中一定含有Fe元素,无机盐M分子中的原子个数比为1:2:4,则M的化学式为:K2FeO4,根据流程可知,K2FeO4与稀硫酸、还原铁粉反应生成硫酸亚铁和硫酸钾,根据质量守恒可知W为硫酸钾,1.98gK2FeO4的物质的量为$\frac{1.98g}{198g/mol}$=0.01mol,0.01molK2FeO4中含有0.02mol钾离子,含有钾离子的质量为39g/mol×0.02mol=0.78g,
故答案为:K2SO4 ;0.78;
(3)1.66gNa2FeO4的物质的量为0.01mol,1.12g还原铁粉的物质的量为0.02mol,所以Na2FeO4与还原铁粉按物质的量之比为1:2反应的化学反应方程为:2Fe+K2FeO4+4H2SO4═3FeSO4+K2SO4+4H2O,
故答案为:2Fe+K2FeO4+4H2SO4═3FeSO4+K2SO4+4H2O.
点评 本题考查了探究物质组成的方法,题目难度较大,试题涉及物质组成的测定、浓硫酸的性质、离子方程式、化学方程式的书写、离子的检验方法等知识,试题知识点较多,综合性较强,充分考查了学生灵活应用基础知识的能力.
| A. | 加入足量氢氧化钠溶液后产生的浑浊不溶解 | |
| B. | 用pH试纸检验呈弱酸性 | |
| C. | 滴入KSCN溶液后溶液变血红色 | |
| D. | 溶液显浅黄色 |
| 离子 | Fe3+ | Cu2+ | SO42- | Na+ | H+ |
| 浓度/(mol/L) | 2×10-3 | 1×10-3 | 1×10-2 | 2×10-3 |
(2)为了减少污染并变废为宝,工程师们设计了如下流程,回收铜和绿矾(FeSO4•7H2O).
①工业废水中加入铁粉后,反应的离子方程式为:Fe+Cu2+═Fe2++Cu、Fe+2Fe3+═3Fe2+、Fe+2H+═Fe2++H2↑.
②试剂B是H2SO4.
③操作③是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,最后用少量冷水洗涤晶体,在低温下干燥.
④通过检验溶液D中Fe3+来判断废水中Fe3+是否除尽,实验方法是取少量D中溶液于试管中,滴加1滴KSCN溶液,不出现红色,说明废水中Fe3+除尽.
⑤获得的FeSO4•7H2O需密闭保存,原因是FeSO4有还原性,易被氧化(或FeSO4•7H2O失去结晶水).
⑥上述1000L废水经处理,可获得 FeSO4•7H2O的物质的量是12mol.
| A. | 溶液中共发生了1个氧化还原反应 | |
| B. | 反应前后,溶液中离子浓度基本保持不变的有NH4+、Na+ | |
| C. | 有胶状物质生成 | |
| D. | 溶液颜色发生变化 |
| A. | 22.2% | B. | 30.0% | C. | 75.7% | D. | 80.6% |