草酸亚铁(FeC2O4)常用作分析剂、显影剂以及新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。
I.某兴趣小组对草酸亚铁的分解产物进行实验和探究。
(1)已知CO能与氯化钯(PdCl2)溶液反应生成黑色的钯粉。
将草酸亚铁分解产生的气体依次通过A(澄清石灰水)和B(氯化钯溶液),观察到A中澄清石灰水变浑浊,B中有黑色物质生成。由此说明气体产物中含有 。
(2)将样品草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)在氩气气氛中进行热重分析,结果如下图(TG表示残留固体质量占原样品总质量的百分数)。![]()
①试确定B点对应固体物质的化学式 ;
②写出B
C对应的化学方程式 。
II.某草酸亚铁样品(不含结晶水)中含有少量草酸。现用滴定法测定该样品中FeC2O4的含量。
实验方案如下:
①将准确称量的0.20g草酸亚铁样品置于250 mL锥形瓶内,加入适量2 mol/L的H2SO4溶液,使样品溶解,加热至70℃左右,立即用高锰酸钾溶液滴定至终点。
②向滴定终点混合液中加入适量的Zn粉和过量的2 mol/L的H2SO4溶液,煮沸5~8min。用KSCN溶液在点滴板上检验煮沸液,直至溶液不变红,将其过滤至另一个锥形瓶中,用0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定该溶液至终点,消耗高锰酸钾标准液6.00 ml。
试回答下列问题:
(1)高锰酸钾标准液用 滴定管盛装(填“酸式”或“碱式”)。
(2)在步骤①中,滴加高锰酸钾溶液时观察到有无色气体产生,则高锰酸钾与草酸反应的离子方程式为 。
(3)在步骤②中,下列操作会引起测定结果偏高的是 。
| A.滴定管在盛装高锰酸钾前未润洗 |
| B.滴定过程中,锥形瓶震荡的太剧烈,以致部分液体溅出 |
| C.滴定前读数正确,滴定终点时俯视读数 |
| D.滴定前读数正确,滴定终点时仰视读数 |
(10分)某研究性学习小组同学向Fe(NO3)3溶液中滴加淀粉KI溶液后,溶液呈蓝色。他们对Fe(NO3)3溶液中将I-氧化的氧化剂进行了如下探究:
【实验】分别向FeCl3溶液和HNO3溶液中滴加淀粉KI溶液后,发现溶液均显蓝色。
(1)FeCl3溶液与KI溶液反应的离子方程式为 。
(2)KI与HNO3反应的离子方程式为I-+H++NO3-→NO↑+I2+H2O(未配平),反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 。
【提出假设】假设1:氧化剂只有Fe3+ 假设2:氧化剂只有NO3-(H+)
【设计实验方案,验证假设】
(3)请设计实验验证上述假设
供选试剂:0.2mol?L-1的Fe(NO3)3溶液、0.2mol?L-1的KI溶液、0.01mol?L-1的KMnO4酸性溶液、0.01mol?L-1的KSCN溶液、CCl4溶液、淀粉溶液。(提示:NO3-在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)
| 实验步骤 | 预期现象和结论 |
| ①取5ml0.2mol?L-1的Fe(NO3)3溶液和5ml0.2mol?L-1的KI溶液,充分反应后加入5ml CCl4溶液,振荡静置,取上层溶液,分置于A、B两支试管中 | |
| ② ③ | 若溶液不变红色,则假设1成立,否则假设1不成立; 若溶液显紫色,则假设2成立,否则假设2不成立 |
(10分)为探究H2O2、SO2、Br2氧化性强弱,某小组同学设计如下实验(夹持及尾气处理装置已略去,气密性已检验)。![]()
| 实验操作 | 实验现象 |
| ⅰ.打开A中分液漏斗活塞,滴加浓硫酸 | A中有气泡产生,B中红棕色溴水褪色,C中有白色沉淀 |
| ⅱ.取C中沉淀加入盐酸 | C中白色沉淀不溶解 |
| ⅲ.打开B中分流漏斗活塞,逐滴滴加H2O2 | 开始时颜色无明显变化;继续滴加H2O2溶液,一段时间后,混合液逐渐变成红棕色 |
(2)甲同学通过C中产生白色沉淀,得出结论,氧化性:H2O2>SO2。
①乙同学认为不能得出此结论,认为在滴加浓硫酸之前应增加一步操作,该操作是___________。
②丙同学认为还应该在B和C之间增加洗气瓶D,D中盛放的试剂是____________。
③将乙和丙同学改进后的方案进行实验,C中产生白色沉淀,得出结论:氧化性H2O2>SO2。
(3)ⅲ中滴入少量H2O2没有明显变化。提出假设:
观点1:H2O2的量少不能氧化Br― 观点2:B中有未反应的H2SO3
为验证观点2,应进行的实验操作及现象是___________________________________。
(4)通过上述全部实验,得出结论:H2O2、SO2、Br2氧化性由强到弱的顺序是________。
(18分)为验证氧化性Cl2>Fe3+>SO2,某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和 A中加热装置已略,气密性已检验)实验过程如下:![]()
Ⅰ.打开弹簧夹K1~K4,通入一段时间N2,再将T型导管插入B中,继续通入N2,然后关闭K1、K3、K4。
Ⅱ.打开活塞a,滴加一定量的浓盐酸,给A加热。
Ⅲ.当B中溶液变黄时,停止加热,夹紧弹簧夹K2。
Ⅳ.打开活塞b,使约2mL的溶液流入D试管中,检验其中的离子。
Ⅴ.打开弹簧夹K3、活塞c,加入70%的硫酸,一段时间后夹紧弹簧夹K3。
Ⅵ.更新试管D,重复过程Ⅳ,检验B溶液中的离子。
(1)过程Ⅰ的目的是_________________________________________________。
(2)棉花中浸润的溶液为______________________。
(3)A中发生反应的化学方程式为 。
(4)用70%的硫酸制取SO2,反应速率比用98%的硫酸快,原因是 。
(5)能说明氧化性Fe3+>SO2的离子方程式是______________________________________。
(6)甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验,他们的检测结果一定能够证明氧化性Cl2>Fe3+>SO2的是 (填“甲”“乙”“丙”)。
| | 过程Ⅳ B溶液中含有的离子 | 过程Ⅵ B溶液中含有的离子 |
| 甲 | 有Fe3+无Fe2+ | 有SO42- |
| 乙 | 既有Fe3+又有Fe2+ | 有SO42- |
| 丙 | 有Fe3+无Fe2+ | 有Fe2+ |
颜色变为浅绿色。
查阅资料:Fe2+(aq)+SO32-(aq)
提出假设:FeCl3与SO2的反应经历了中间产物FeSO3,溶液的红棕色是FeSO3(墨绿色)与FeCl3(黄色)的混合色。某同学设计如下实验,证实该假设成立:
①溶液E和F分别为 、 。
②请用化学平衡原理解释步骤3中红棕色溶液颜色变为浅绿色的原因 。
(14分)黄铜矿是工业炼铜的主要原料,其主要成分为CuFeS2,现有一种天然黄铜矿(含少量脉石SiO2),为了测定该黄铜矿的纯度,某同学设计了如下实验:![]()
![]()
现称取研细的黄铜矿样品1.150 g,在空气存在下进行煅烧,生成Cu、Fe2O3、FeO和SO2气体,实验后取d中溶液的1/10置于锥形瓶中,用0.05000 mol·L-1标准碘溶液进行滴定,初读数为0.10 mL,末读数如右图所示。
(1)冶炼铜的反应为8CuFeS2+ 21O2 高温8Cu + 4FeO + 2Fe2O3+ 16SO2,若CuFeS2中Fe的化合价为+2,反应中被还原的元素是 (填元素符号)。
(2)装置a的作用是 。
| A.有利于空气中氧气充分反应 | B.除去空气中的水蒸气 |
| C.有利于气体混合 | D.有利于观察空气流速 |
(4)滴定时,标准碘溶液所耗体积为 mL。用化学方程式表示滴定的原理: 。
(5)通过计算可知,该黄铜矿的纯度为 。
(14分)2013年6月,我国“蛟龙”号再次刷新“中国深度”——下潜7062米,为我国深海矿物资源的开发奠定了基础。海洋深处有丰富的锰结核矿,锰结核的主要成分是MnO2,同时还含有黄铜矿。
Ⅰ、“蛟龙”号外壳是用特殊的钛合金材料制成,它可以在7000m的深海中承受重压,Ti是以钛白粉(TiO2)为原料进行生产,钛白粉是利用TiO2+发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀,再煅烧沉淀制得的。TiO2+发生水解的离子方程式为____________________________。
Ⅱ、MnO2是一种重要的无机功能材料,工业上从锰结核中制取纯净的MnO2工艺流程如下图所示:![]()
(1)步骤Ⅱ中以NaClO3为氧化剂,当生成0.05molMnO2时,消耗0.1mol/L的NaClO3溶液200ml,该反应离子方程式为_______________________________。
(2)已知溶液B的溶质之一可循环用于上述生产,此物质的名称是____________。
Ⅲ、利用黄铜矿炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3等)可制备Fe2O3,方法为:
(A)用过量的稀盐酸浸取炉渣、过滤;(B)向滤液中加入5%的H2O2,再向其中加入过量的NaOH溶液,过滤,将沉淀洗涤、干燥、煅烧得到Fe2O3。根据以上信息回答下列问题:
(1)(B)中向滤液中加入5%的H2O2,其目的是_________________________________。
(2)设计实验证明炉渣中含有FeO___________________________________________。
(3)将煅烧得到的Fe2O3还原为Fe单质,再将质量为m g的Fe单质分成相等的四份,分别与50mL、100mL、150mL、200mL的等浓度的稀硝酸反应,反应产物NO在标况下的体积见附表:
| 实验 | ① | ② | ③ | ④ |
| V(HNO3)/ml | 50 | 100 | 150 | 200 |
| V(NO)/L | 1.344 | 2.688 | 3.36 | 3.36 |
②写出实验②发生反应的化学方程式:_____________________________。