摘要:20.在三氯化铁溶液中滴加氢氧化钠溶液:有红褐色沉淀生成.

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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,烧杯中盛有过量的稀硝酸,实验时打开a,关闭b,用分液漏斗向A中加过量的盐酸,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__________________________________________________________________。

(2)烧杯内放过量稀HNO3的原因是_______________________________________________,

发生反应的离子方程式是________________________________________________。

(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________

____________________________________________________________________。

(4)利用这个装置进行实验,你认为该实验存在的缺点可能有:

__________________________,__________________________。(写两条即可)

(5)乙同学对该实验进行了改进,他是用空烧杯承接滤液,加入适当的试剂,然后在HCl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_____________。(填序号)①适量氯气  ②适量过氧化氢和稀盐酸  ③高锰酸钾酸性溶液  ④氢氧化钠溶液

在HCl的气流中、一定温度下蒸发、浓缩、降温结晶的理由是__________________________

_____________________________________________________________________。

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(12分)四氧化三铁纳米微粒可用于涂料、油墨、隐身材料、磁记录、电极材料、催化剂等多领域,实验室可用如下的方法来制备这种材料并进行检测。

Ⅰ.制备

(1)溶解、沉淀操作中不断通入氮气有两个作用:①是通过在反应过程中通入气体形成微型气泡,将刚生成的四氧化三铁微粒包围,来阻止微粒的长大或聚集成团;②    ▲     。

(2)操作Ⅲ的名称是________▲___    。

Ⅱ.产品检测

一、定性检测:产品中铁元素价态检测

试剂主要有:3mol/L硫酸、0.1mol/L氢氧化钠溶液、20%硫氰化钾溶液、0.01mol/L酸性高锰酸钾溶液、氯水 (其它用品任选)

(3)请选用上述试剂完成下表

步骤

操作

现象、结论

1

             ▲                 

2

取少量产品于试管中加适量步骤1处理好溶液溶解,配成溶液

固体溶解,溶液呈浅黄色

3

取少量步骤2配好溶液于试管中,滴加几滴20%硫氰化钾溶液,振荡

  ▲ ,产品含有Fe3+

4

               ▲                  

   ▲   ,产品含有Fe2+

二、定量测定:

称取23.2g样品于烧杯中,加入加热煮沸后的稀硫酸充分溶解,并不断加热、搅拌,待固体完全溶解后,向所得溶液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6g。取滤液体积的1/10用浓度为0.200 mol·L-1的酸性KMnO4滴定,至终点时消耗KMnO4溶液体积29.80mL。

(4)产品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比为     ▲    。

III.结果讨论

(5)产品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比略大于2:1的可能原因是     ▲       。

 

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(12分)四氧化三铁纳米微粒可用于涂料、油墨、隐身材料、磁记录、电极材料、催化剂等多领域,实验室可用如下的方法来制备这种材料并进行检测。
Ⅰ.制备

(1)溶解、沉淀操作中不断通入氮气有两个作用:①是通过在反应过程中通入气体形成微型气泡,将刚生成的四氧化三铁微粒包围,来阻止微粒的长大或聚集成团;②   ▲     。
(2)操作Ⅲ的名称是________▲___   。
Ⅱ.产品检测
一、定性检测:产品中铁元素价态检测
试剂主要有:3mol/L硫酸、0.1mol/L氢氧化钠溶液、20%硫氰化钾溶液、0.01mol/L酸性高锰酸钾溶液、氯水(其它用品任选)
(3)请选用上述试剂完成下表

步骤
操作
现象、结论
1
             ▲                 

2
取少量产品于试管中加适量步骤1处理好溶液溶解,配成溶液
固体溶解,溶液呈浅黄色
3
取少量步骤2配好溶液于试管中,滴加几滴20%硫氰化钾溶液,振荡
  ▲ ,产品含有Fe3+
4
               ▲                  
   ▲  ,产品含有Fe2+
二、定量测定:
称取23.2g样品于烧杯中,加入加热煮沸后的稀硫酸充分溶解,并不断加热、搅拌,待固体完全溶解后,向所得溶液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。取滤液体积的1/10用浓度为0.200 mol·L-1的酸性KMnO4滴定,至终点时消耗KMnO4溶液体积29.80mL。
(4)产品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比为     ▲   。
III.结果讨论
(5)产品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比略大于2:1的可能原因是      ▲      。

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(12分)四氧化三铁纳米微粒可用于涂料、油墨、隐身材料、磁记录、电极材料、催化剂等多领域,实验室可用如下的方法来制备这种材料并进行检测。

Ⅰ.制备

(1)溶解、沉淀操作中不断通入氮气有两个作用:①是通过在反应过程中通入气体形成微型气泡,将刚生成的四氧化三铁微粒包围,来阻止微粒的长大或聚集成团;②    ▲      。

(2)操作Ⅲ的名称是________▲___    。

Ⅱ.产品检测

一、定性检测:产品中铁元素价态检测

试剂主要有:3mol/L硫酸、0.1mol/L氢氧化钠溶液、20%硫氰化钾溶液、0.01mol/L酸性高锰酸钾溶液、氯水 (其它用品任选)

(3)请选用上述试剂完成下表

步骤

操作

现象、结论

1

             ▲                 

2

取少量产品于试管中加适量步骤1处理好溶液溶解,配成溶液

固体溶解,溶液呈浅黄色

3

取少量步骤2配好溶液于试管中,滴加几滴20%硫氰化钾溶液,振荡

  ▲ ,产品含有Fe3+

4

               ▲                  

   ▲   ,产品含有Fe2+

二、定量测定:

称取23.2g样品于烧杯中,加入加热煮沸后的稀硫酸充分溶解,并不断加热、搅拌,待固体完全溶解后,向所得溶液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。取滤液体积的1/10用浓度为0.200 mol·L-1的酸性KMnO4滴定,至终点时消耗KMnO4溶液体积29.80mL。

(4)产品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比为     ▲    。

III.结果讨论

(5)产品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比略大于2:1的可能原因是      ▲       。

 

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某同学创新设计制备氢氧化亚铁的实验方案:
(一)查阅资料
资料1:乙醇不与氢氧化钠或硫酸亚铁反应;乙醇与水互溶,氢氧化钠能溶于乙醇;硫酸亚铁在乙醇中的溶解度比在水中的溶解度小.氮气不能与铜反应.
资料2:几种含铁物质的颜色
 化学式  Fe FeO  Fe2O3   Fe3O4  Fe(OH)2  Fe(OH)3
 颜色 银白色   黑色  红色 黑色  白色  红褐色 
(二)实验步骤及现象
①取少量的新制硫酸亚铁晶体于大试管中,向其中加入5mL热蒸馏水,使之充分溶解,然后向其中慢慢加入10mL无水乙醇,这时会发现溶液中有小气泡逸出,静置,直到无小气泡冒出为止.
②另取一支试管,向其中加入半药匙固体氢氧化钠,然后向其中加入5mL无水乙醇,充分溶解后静置.
③用长胶头滴管吸取新配制的氢氧化钠的乙醇溶液,伸入硫酸亚铁溶液中,慢慢地挤压橡胶头,连续吸取几次,使之充分反应,静置片刻,这时在试管底会有大量的白色凝乳状溶胶沉降.
④小心地倒去上层溶液,再向试管中加入3mL无水乙醇洗涤,连续洗涤两三次,这时白色的凝乳状溶胶会变成白色固体,然后倒在滤纸上使乙醇充分挥发,便得到白色固体粉末.
(1)为避免硫酸亚铁在溶于水的过程中被氧化,通常可以向溶液中加入
 
.向硫酸亚铁溶液中慢慢加入无水乙醇时,产生气泡的原因是
 
.某同学制备无水乙醇的方法是向无水乙醇(含乙醇的质量分数为99.5%以上)中加入一定量的氯化钙,然后蒸馏得到无水乙醇,你认为此方法能否得到无水乙醇?
 
(填“能”或“否”).
(2)预测上述白色固体的成分可能是
 
,保持白色的主要原因是
 
.
(3)写出生成白色沉淀的化学方程式:
 
.
(三)探究产物成分
Ⅰ利用如图所示装置检验白色粉末的性质:
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先通入氮气排尽装置内的空气后,继续通入氮气,然后加热硬质试管,观察到无水硫酸铜逐渐变成蓝色;硬质试管里的白色固体粉末逐渐变成黑色;铜网没有明显的颜色变化.当白色固体粉末全部变成黑色粉末时,停止加热,继续通入氮气至硬质试管冷却.
Ⅱ.待冷却后,取适量黑色粉末溶于少量的稀盐酸中,黑色粉末溶解,溶液呈浅绿色,不产生气泡.
Ⅲ.取Ⅱ中的溶液于试管中,滴加酸性高锰酸钾溶液,溶液的紫色褪去.
(4)实验1中,氮气的作用是
 
,铜网的作用是
 
.
(5)证明白色固体粉末中含有+2价铁的实验现象为
 
:写出符合要求的方程式:
 
.
属于分解反应的化学方程式:
 
;属于氧化还原反应的离子方程式:
 

(6)某同学在上述实验的基础上,增加了一个实验确认白色固体中不含+3价铁,设计的实验可能是
 
.
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