题目内容

1．实验室采用简易装置模拟工业炼铁原理，实验装置如图，实验步骤如下：


①按图连接好装置，检查装置气密性．
②称取0.2000gFe2O3于石英试管中，点燃I处酒精灯，缓慢滴入甲醇．
③在完成某项操作后，点燃另外两处酒精灯．
④30min后停止加热，关闭弹簧夹．
⑤待产物冷却至室温后，收集产物．
⑥采用如上方法分别收集带金属网罩酒精灯（金属网罩可以集中火焰、提高温度）和酒精喷灯加热的产物．
请回答下列问题：
（1）制备CO的原理是利用甲醇（HCOOH）在浓硫酸加热条件下的分解制得，写出该反应的化学方程式HCOOH $→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H2O；
（2）实验步骤③应在检验CO纯度后，先点燃II（填“II”或“III”）处酒精灯；
（3）实验步骤⑤产物冷却至室温时应注意继续通入CO（或隔绝空气）；
（4）已知FeO、Fe2O3、Fe3O4中氧元素的质量分数分别为：22.2%、30%、27.6%．利用能谱分析测出3种样品所含元素种类和各元素的质量分数如下表：分析各元素的质量分数可知前二种加热方式得到的产物为混合物，其中酒精灯加热所得产物的组成最多有9种；
加热方式产物元素组成各元素的质量分数/%
FeO
酒精灯Fe和O74.5025.50
带网罩酒精灯Fe和O76.4823.52
酒精喷灯Fe100.000.00
（5）通过进一步的仪器分析测出前两种加热方式得到的固体粉末成分均为Fe3O4和Fe，用酒精喷灯加热得到的固体粉末成分为Fe．请计算利用酒精灯加热方式混合物中Fe3O4和Fe的质量比为12：1（要求保留整数）；
（6）通过查资料获取如下信息：I．酒精灯平均温度为600℃，加网罩酒精灯平均温度为700℃，酒精灯平均温度为930℃．II．资料指出当反应温度高于710，Fe能稳定存在，680℃～710℃之间，FeO稳定存在，低于680℃，则主要是Fe3O4，试分析酒精灯加热条件下生成Fe的原因是长时间集中加热使局部温度达到还原生成铁所需要的温度；生成Fe的过程中发生的所有反应的化学方程式3Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe3O4+CO2，Fe3O4+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3FeO+CO2，Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3CO2．

分析 （1）根据装置图可知制备一氧化碳的原理为甲酸在浓硫酸加热条件下分解，HCOOH分解生成CO和水；
（2）CO与氧气混合加热易爆炸，所以点燃前要检验纯度；根据一氧化碳的可燃性和毒性来进行分析点燃的先后；
（3）在温度较高时，铁易与氧气反应，需继续通入一氧化碳，或隔绝空气；
（4）Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4中Fe元素的百分含量分别为100%、77.8%、70%、72.4%，结合表中的数据判断物质的组成；
（5）根据酒精灯加热得到的产物为Fe3O4和Fe，且铁元素的百分含量为74.50%，设Fe3O4的质量为x，Fe的质量为y，根据铁的质量分数计算；
（6）酒精灯的火焰平均600度，不可能达到铁稳定存在的温度，但是，在实际操作过程中，由于受热及散热的问题，会出现局部温度较高的现象；生成Fe的过程中发生的反应有一氧化碳和氧化铁生成四氧化三铁、一氧化碳和四氧化三铁反应生成铁，一氧化碳和氧化铁生成铁，据此书写方程式．

解答 解：（1）在浓硫酸加热条件下，HCOOH分解可得CO，根据质量守恒可知另一个产物为水，反应的化学方程式为：HCOOH $→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H2O；
故答案为：分液漏斗；HCOOH $→_{△}^{浓硫酸}$CO↑+H2O；
（2）CO与氧气混合加热易爆炸，所以点燃前要检验纯度，则实验步骤③某项操作是指检验CO纯度；为了排净装置内的空气，以免点燃酒精灯发生爆炸，所以要先通入一氧化碳气体，而一氧化碳有毒，不能直接排放到空气中，应将其点燃处理，所以实验步骤③后要先点燃II处的酒精灯；
故答案为：检验CO纯度；II；
（3）为防止氧化铁的还原成产物在温度较高时与空气中的氧气反应，实验步骤⑤产物冷却至室温时应注意继续通入一氧化碳或隔绝空气，
故答案为：继续通入CO（或隔绝空气）；
（4）Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4中Fe元素的百分含量分别为100%、77.8%、70%、72.4%，酒精灯加热所得产物中Fe元素的百分含量为74.50%，混合物中至少有一个Fe元素含量大于74.50%，至少有一个Fe元素含量小于74.50%，故混合物中一定有Fe和FeO中的至少一种，也一定有Fe2O3和Fe3O4中的一种，
两种物质混合的有Fe和Fe2O3，Fe和Fe3O4，FeO和Fe2O3，FeO和Fe3O4 共4种组合，
三种物质混合的有Fe、Fe2O3和Fe3O4，FeO、Fe2O3和Fe3O4，Fe2O3、Fe和FeO，Fe3O4、Fe和FeO共4种组合，
四种物质混合的有Fe、FeO、Fe2O3和e3O4只有1种，共9种组合；
故答案为：9；
（5）根据酒精灯加热得到的产物为Fe3O4和Fe，且铁元素的百分含量为74.50%，设Fe3O4的质量为x，Fe的质量为y，则$\frac{x×\frac{168}{232}+y}{x+y}$×100%=74.50%，
解得：$\frac{x}{y}$=12：1；
故答案为：12；
（6）当反应温度高于710℃，Fe能稳定存在，酒精灯的火焰平均600度，不可能达到铁稳定存在的温度，但是，在实际操作过程中，由于受热及散热的问题，长时间集中加热会出现局部温度较高的现象，达到还原生成铁所需要的温度，在加热的条件下，生成Fe的过程中发生：3Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe3O4+CO2，Fe3O4+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3FeO+CO2，Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3CO2，
故答案为：长时间集中加热使局部温度达到还原生成铁所需要的温度；3Fe2O3+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe3O4+CO2，Fe3O4+CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3FeO+CO2，Fe2O3+3CO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe+3CO2．

点评 本题考查物质的制备实验、实验方案设计、物质含量的测定等，题目难度中等，明确实验原理是解本题关键，根据物质的性质分析解答，注意元素化合物知识的积累和灵活运用．

练习册系列答案
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10．下列说法错误的是（　　）
A．使用含有氯化钙的融雪剂会加速桥梁的腐蚀
B．近期出现在北方的雾霾是一种分散系，带活性碳口罩的原理是吸附作用
C．亚硝酸钠易致癌，但火腿肠中允许含少量的亚硝酸钠以保持肉质新鲜
D．我国部分城市在推广使用的“甲醇汽油”有降低排放废气的优点，无任何负面作用
11．既可以鉴别乙烷和乙炔，又可以除去乙烷中含有的乙炔的方法是（　　）
A．足量的溴的四氯化碳溶液B．与足量的液溴反应
C．点燃D．在一定条件下与氢气加成
8．氮及其化合物在生产生活中应用广泛，其转化关系如图所示：

（1）NH3的电子式是．
（2）ii 中 NH3氧化时发生如下反应：
4NH3（g）+5O2（g）═4NO（g）+6H2O（g）△H1=-907.28KJ•mol-1
4NH3（g）+6NO（g）═5N2（g）+6H2O（g）△H2=-1811.63KJ•mol-1
则4NH3（g）+3O2（g）═2N2（g）+6H2O（g）△H3=-1269.02KJ•mol-1
（3）iv中反应 2NO（g）+O2（g）?2NO2（g），其他条件相同时，分别测得NO的平衡转化率在不同压强（p1、p2）下随温度变化的曲线如图一所示，则 p1＜ p2 （填“＞”“＜”或“=”，下两空同）；
该反应的△H＜0；A、B 两点的化学反应速率：v（A）＜v（B）． 已知 400℃时，投入的NO和O2的起始量分别为x mol 和y mol，此时容器体积为V L，A 点的平衡常数 K=$\frac{4V}{9（y-0.2x）}$（用x、y、V表示）．
（4）利用电化学降解法治理水中的硝酸盐污染（如图二），电解槽中间用质子交换膜隔开，污水放入II区，通电使NO3-转化为N2，a为电源的正极，Ag-Pt电极上的电极反应式是2NO3-+10e-+12H+=N2↑+6H2O．
15．平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末（含SiO2、Fe2O3、CeO2、FeO等物质）．某课题以此粉末为原料，设计如图工艺流程对资源进行回收，得到Ce（OH）4和硫酸铁铵：

己知：
I．酸性条件下，铈在水溶液中有Ce3+、Ce4+两种主要存在形式；
II．CeO2不溶于稀硫酸；利用有机溶剂可分离稀土元素如Ce等化合物．
请按要求回答下列问题：
（1）Ce的原子序数为58，它位于元素周期表中第六周期．
（2）步骤①、⑥反应的化学方程式分别为2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O、4Ce（OH）3+O2+2H2O=4Ce（OH）4．
（3）检验滤渣B洗涤干净的方法是取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若不出现红色，则已经洗净．
（4）步骤③的离子方程式为2CeO2+H2O2+6H+=2Ce3++O2↑+4H2O．
（5）操作X名称为萃取分液．
（6）在滤液B中加过量铁粉于50°C水浴中加热充分反应后趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集得产品绿矾．步骤②中的硫酸溶液过稀会导致反应速率慢、不利于晶体析出；静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是有浅绿色晶体析出．
（7）取2.08g产品Ce（OH）4加过量稀硫酸溶解后，用0.1000mol/L FeSO4溶液滴定至终点共消耗90.00mL，则产品中Ce（OH）4的质量分数为90%．
6．汽车尾气中含有CO、NO2等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体CO2和N2等．
（1）汽车尾气中CO、NO2气体在一定条件下可以发生反应：
4CO（g）+2NO2（g）?4CO2（g）+N2（g）△H=-1200kJ•mol-1．恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是CD（填序号）；
A．容器内混合气体颜色不再变化       B．容器内的压强保持不变
C．2v逆（NO2）=v正（N2）            D．容器内混合气体密度保持不变
对于该反应，温度不同（T2＞T1）、其他条件相同时，下列图象正确的是乙（填代号）．
汽车尾气中CO与H2O（g）在一定条件下可以发生反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H＜0；  某温度时在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，起始时按照右表进行投料，达到平衡状态时K=81．
起始物质的量甲乙丙
n（H2O）/mol0.100.200.20
n（CO）/mol0.100.100.20
（2）平衡时，甲容器中CO的转化率是90%；平衡时，比较容器中H2O的转化率：乙＜甲（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；丙=甲．
（3）已知温度为T时：CH4（g）+2H2O（g）=CO2（g）+4H2（g）△H=+165KJ•mol
CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）△H=-41KJ•mol．贮氢合金ThNi5可催化由CO、H2合成CH4的反应，温度为T时，该反应的热化学方程式是CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g）△H=-206kJ•mol?1．
13．往100mL的NaOH溶液中通入CO2充分反应后，在减压和较低温度下，小心地将溶液蒸干，得到白色固体M，通入CO2的体积（标准状况）与M的质量W的关系如图所示．试回答下列问题：
（1）该NaOH溶液的物质的量浓度为1mol/L．
（2）A点时，白色固体M的化学式为Na2CO3．通入CO2的体积为1120mL（（标准状况下）．
（3）B点时，白色固体M的化学式为Na2CO3、NaHCO3．若使b点生成的盐的质量变为8.4g，应继续向溶液中通入二氧化碳1.792L（标准状况下）．
（4）若向生成的7.16g盐的溶液中加入一定量的NaOH，充分反应后，减压低温蒸发得到纯净的碳酸钠固体（无结晶水）8.4g，则加入的氢氧化钠的物质的量是0.06mol．
10．下列有关除杂的实验操作合理的是（　　）
A．用加入过量氨水并过滤的方法除去NaCl溶液中混有的AlCl3
B．除去NaCl溶液中少量的Na2S：加入AgCl后再过滤
C．向MgCl2溶液中加入CaCO3粉末，充分搅拌后过滤可除去杂质FeCl3
D．除去FeCl3溶液中少量的CuCl2：加入足量铁粉，过滤
11．“84消毒液”能有效杀灭甲型H7N9病毒，某同学参阅“84消毒液”说明中的配方，欲用NaClO固体自己配制480mL含NaClO 25%，密度为1.2g•cm-3的消毒液，下列说法正确的是（　　）
A．需要称量NaClO固体的质量为144.0 g
B．如图所示的仪器中，有四种是不需要的，另外还需一种玻璃仪器
C．配制的溶液在空气中光照，久置后溶液中NaClO的物质的量浓度减小
D．容量瓶用蒸馏水洗净后应烘干才能用于溶液配制，否则结果偏低

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