题目内容

6．氧化铁是重要的工艺颜料，用废铁屑制备它的流程如下：回答下列问题：

（1）①加碳酸钠溶液并小火加热的操作目的是去除油污；
②操作Ⅰ的名称是过滤，操作Ⅱ的名称是洗涤；
（2）①流程所发生的反应为FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O过程中，加入稍过量的NH4HCO3溶液后，且要控制溶液的为6.8～7.2之间．加入稍过量的目的是使溶液中亚铁离子完全转化为FeCO3沉淀，溶液的pH不能过低的原因是碳酸氢铵能与酸反应，碳酸亚铁沉淀减少
②检验滤液B中含有NH4+的方法是取少许B溶液于试管中，加入足量浓氢氧化钠溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明滤液B中含有铵根离子．
（3）有些同学认为KMnO4溶液滴定能进行铁元素含量的测定．
a、称取2.85g绿矾（FeSO4•7H2O）产品，配成250mL溶液；
b、量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c、用硫酸化的0.0100mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL．
①写出酸性KMnO4溶液与FeSO4溶液反应的离子方程式5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O．
②用KMnO4标准溶液滴定时应选用酸式滴定管（填“酸式”或“碱式”）．
③计算上述样品中FeSO4•7H2O的质量分数为97.54%．

分析 碳酸钠溶液显碱性，可以除去铁屑表面的油污，用稀硫酸溶解铁，再通过过滤分离得到滤液A，滤液A中加入碳酸氢铵，将溶液中亚铁离子转化为FeCO3沉淀，再通过过滤分离滤液B与FeCO3，滤液B中含有硫酸铵，FeCO3表面附着杂质，在干燥前应先洗涤除去杂质，在空气中煅烧分解，且+2价铁在空气中加热易被氧化为+3价，最终得到Fe2O3，
（1）①碳酸钠溶液显碱性，可以除去铁屑表面的油污；
②操作I后得到滤渣和滤液，应为过滤；沉淀干燥前应先洗涤除去杂质；
（2）①加入少过量的碳酸氢铵，使溶液中亚铁离子完全转化为FeCO3沉淀；pH过低，碳酸氢铵能与酸反应，碳酸亚铁沉淀减少；
②利用铵根离子与碱反应生成氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；
（3）①高锰酸根具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，酸性条件下，高锰酸根将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为锰离子，同时有水生成；
②高锰酸钾溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管中；
③根据n=cV计算25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量，进而计算250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量，再根据①中离子方程式计算亚铁离子的物质的量，由Fe元素守恒可得FeSO4•7H2O的物质的量，根据m=nM计算FeSO4•7H2O的质量，进而计算其质量分数．

解答 解：碳酸钠溶液显碱性，可以除去铁屑表面的油污，用稀硫酸溶解铁，再通过过滤分离得到滤液A，滤液A中加入碳酸氢铵，将溶液中亚铁离子转化为FeCO3沉淀，再通过过滤分离滤液B与FeCO3，滤液B中含有硫酸铵，FeCO3表面附着杂质，在干燥前应先洗涤除去杂质，在空气中煅烧分解，且+2价铁在空气中加热易被氧化为+3价，最终得到Fe2O3，
（1）①碳酸钠溶液显碱性，促进酯的水解，可以除去铁屑表面的油污，
故答案为：去除油污；
②操作I分离互不相溶的固体与液体，采取过滤；碳酸亚铁表面附着杂质，沉淀干燥前应先洗涤除去杂质，
故答案为：过滤；洗涤；
（2）①加入少过量的碳酸氢铵，使溶液中亚铁离子完全转化为FeCO3沉淀；pH过低，碳酸氢铵能与酸反应，碳酸亚铁沉淀减少，
故答案为：使溶液中亚铁离子完全转化为FeCO3沉淀；碳酸氢铵能与酸反应，碳酸亚铁沉淀减少；
②检验铵根离子的实验方法为：取少许B溶液于试管中，加入足量浓氢氧化钠溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明滤液B中含有铵根离子，
故答案为：取少许B溶液于试管中，加入足量浓氢氧化钠溶液，加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，证明滤液B中含有铵根离子；
（3）①高锰酸根具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，酸性条件下，高锰酸根将亚铁离子氧化为铁离子，自身被还原为锰离子，同时有水生成，反应离子方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，
故答案为：5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；
②高锰酸钾溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，且为硫酸酸化，应盛放在酸式滴定管中，故答案为：酸式；
③25mL样品溶液消耗高锰酸钾的物质的量为0.02L×0.0100mol/L=2×10-4mol，可知250mL溶液可以消耗高锰酸钾的物质的量为2×10-4mol×$\frac{250mL}{25mL}$=2×10-3mol，由5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，可知250mL溶液中亚铁离子离子的物质的量为2×10-3mol×5=0.01mol，由Fe元素守恒可得FeSO4•7H2O的物质的量为0.01mol，
故FeSO4•7H2O的质量分数为：$\frac{0.01mol×278g/mol}{2.85g}$×100%=97.54%，
故答案为：97.54%．

点评 本题通过化学工艺流程考查探究物质组成、测量物质含量的方法，题目难度中等，明确实验目的、实验原理为解答关键，注意分析试剂线、操作线、反应线，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础．

练习册系列答案
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16．下列物质既能使酸性高锰酸钾溶液褪色，又能使溴水褪色的是（　　）
A．乙酸乙酯B．汽油C．乙酸D．植物油
17．下列有关有机物的实验操作、现象或结论不正确的是（　　）
A．提纯含有杂质的工业乙醇，常用的方法是蒸馏
B．常温下，将二氧化碳通入苯酚钠溶液，溶液会变浑浊
C．混有泥沙的苯甲酸，除去杂质的方法是将其溶解后过滤，再蒸发结晶即可
D．苯和苯酚稀溶液分别与浓溴水混合，后者产生白色沉淀
14．下列关于有机物说法正确的是（　　）
A．乙烷、乙醇和乙酸都可以与钠反应生成氢气
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D．
已知上海世博会永久性标志建筑之-上海世博轴（如图）的上层巨型膜结构ETFE由单体乙烯和四氟乙烯加聚而成：其结构简式为：
1．利用如图所示装置（电极均为惰性电极） 可吸收SO2，并制取硫酸和烧碱溶液，下列说法正确的是（　　）
A．气体W为氧气
B．b极与电源的正极相连
C．离子交换膜c为阳离子交换膜
D．a极的电极反应为SO2+2H2O-2e-=SO42-+4H+．
11．下列是用98%的浓H2SO4（ρ=1.84g/cm3）配制500mL 0.5mol?L-1的稀硫酸的实验操作，请按要求填空：
（1）实验中量取浓硫酸的体积为13.6mL．
（2）如果实验室有10mL、20mL、50mL的量筒，应选20mL规格的量筒最好，如果量取浓硫酸时仰视读数，所配溶液浓度将（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）偏高．
（3）将量取的浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入盛有约少量水的烧杯里，并不断搅拌，搅拌的目的是使稀释时产生的热尽快散失，防止因局部过热引起液滴飞溅．
（4）将冷却至室温的上述溶液沿玻璃棒注入500mL容量瓶中，并用50mL蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2～3次，洗涤液要转入到容量瓶中，并振荡；在转移过程中有少量液体洒在桌子是，则最终所配浓度将（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）偏低．
（5）加水至距刻度线1～2cm处，改用胶头滴管加水至刻度线，使溶液的凹液面恰好跟容量瓶刻度线相平，把容量瓶塞好，反复颠倒振荡，摇匀溶液．
18．被誉为改变未来世界的十大新科技之一的燃料电池具有无污染、无噪音、高效 率的特点．如图为氢氧燃料电池的结构示意图，电解质溶液为KOH 溶液，电极材料为疏松多孔石墨棒．当氧气和氢气分别连 续不断地从正、负两极通入燃料电池时，便可在闭合回路中不断地产生电流．试回答下列问题：
（1）写出氢氧燃料电池工作时负极反应方程式：2H2+4OH--4e-═4H2O．
（2）为了获得氢气，除了充分利用太阳能外，工业上利用石油产品与水在高温、催化剂作用下制取氢气．写出丙烷和 H2O反应生成 H2 和 CO 的化学方程式：C3H8+3H2O$\frac{\underline{催化剂}}{△}$3CO+7H2．
（3）若将此燃料电池改进为直接以甲烷和氧气为原料进行工作时，负极反应式为CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O．
电池总离子反应方程式为CH4+2O2+2OH-═CO32-+3H2O．
（4）若将此燃料电池改进为直接以有机物 A 和氧气为原料进行工作，有机物 A 只含有 C、H、O 三种元素，常用作有机合成的中间体．16.8g 该有机物经燃烧生成 44.0g CO2 和 14.4g H2O；质谱图表明其相对分子质量为 84，红外光谱分析表明 A 分子中含有 O-H 键和位于分子端的-C≡C-键，核磁共振氢谱有三个峰，峰面积为 6：1：1．A 的分子式是C5H8O．A的结构简式是．
15．下列说法不正确的是（　　）
A．用焰色反应可鉴别NaCl和KCl
B．氢氟酸可用于刻蚀玻璃，是利用SiO2酸性氧化物的性质
C．气体通过无水硫酸铜，粉末变蓝，证明原气体中含有水蒸气
D．在食品包装袋中放入硅胶防止食品变质，是利用硅胶的吸水性
16．下面有几种物质，请按要求回答问题．
①食盐溶液与沙子②480mL 0.1mol•L-1的NaOH溶液③SiO2和CaCO3混合物④水和汽油的混合物⑤用CCl4提取碘水中的碘
（1）分离①的操作名称为过滤．
（2）配置480mL 0.1mol•L-1的NaOH溶液需NaOH固体的质量为2.0g．
（3）④和⑤共同使用的仪器且在其他组分分离无需使用，这种仪器是分液漏斗．
（4）除去CaCO3粉末中少量SiO2 粉末，试剂为NaOH溶液，反应的离子反应方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O．
（5）在3mL碘水中，加入1mL四氯化碳，振荡、静置后，如图1，观察到试管里的分层现象是D（注：图片中深色区为紫红色溶液）

（6）从含碘的有机溶液中取碘和回收有机溶剂，还需要经过蒸馏，指出图2实验装置中的错误之处．
①未垫石棉网；
②温度计插到了液体中；
③冷凝管进出水的方向颠倒．

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