【題目】某興趣小組在復(fù)習(xí)鐵的冶煉時(shí),在參考資料上發(fā)現(xiàn)以下一段文字:已知在不同的溫度下,一氧化碳與鐵的氧化物反應(yīng)能生成另一種鐵的氧化物(或鐵單質(zhì))和二氧化碳,他們不禁產(chǎn)生了疑問:一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成的黑色物質(zhì)真的是鐵粉嗎?于是他們進(jìn)行了以下探究:
[查閱資料]
資料一:鐵粉和四氧化三鐵粉末能被磁鐵吸引而氧化亞鐵(黑色)不能;
資料二:四氧化三鐵中鐵元素有+2、+3兩種化合價(jià),其化學(xué)式可用FeO·Fe2O3的形式表示。
[提出猜想]黑色物質(zhì)可能是四氧化三鐵、氧化亞鐵和鐵粉中的一種或幾種。
[進(jìn)行實(shí)驗(yàn)]興趣小組收集了一氧化碳與氧化鐵反應(yīng)生成的黑色物質(zhì)進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):
實(shí)驗(yàn)方案 | 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 | |
甲 | 取少量黑色物質(zhì)用磁鐵吸引 | 黑色物質(zhì)全部被磁鐵吸引 |
乙 | 取少量黑色物質(zhì)加入30%熱的鹽酸中 | 無氣泡、溶液顏色變?yōu)辄S綠色 |
丙 | 取少量黑色物質(zhì)加入硫酸銅溶液中 | 無任何現(xiàn)象 |
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]
(1)甲實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明黑色物質(zhì)中沒有_______,乙、丙實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明黑色物質(zhì)中沒有______;
(2)生成的黑色物質(zhì)應(yīng)為四氧化三鐵;
(3)寫出黑色粉末和熱的鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________________________。
[拓展研究]
同學(xué)們對(duì)四氧化三鐵產(chǎn)生了興趣,從參考資料中找到氧化沉淀法生產(chǎn)復(fù)印用高檔四氧化三鐵粉的工藝流程簡(jiǎn)圖。
[生產(chǎn)流程]
[查閱資料]
資料一:硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度如下表所示:
溫度/℃ | 0 | 10 | 30 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 |
溶解度/g | 14.0 | 17.0 | 25.0 | 33.0 | 35.3 | 33.0 | 30.5 | 27.0 |
資料二:氫氧化亞鐵受氧氣氧化反應(yīng)原理為4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3
資料三:獲得四氧化三鐵的反應(yīng)原理為Fe(OH)2+2Fe(OH)3Fe3O4+4H2O
[問題討論]
(1)溶解時(shí),用50 ℃至80 ℃的熱水目的是____________________________________。
(2)寫出加入適量氫氧化鈉溶液時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________。
(3)上述過程中,要控制“通一定量空氣”的目的是____________________________。
(4)要使四氧化三鐵的產(chǎn)率最高,則上述流程中產(chǎn)生的氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的最佳質(zhì)量比為______________。
(5)副產(chǎn)品P是硫酸鈉,由溶液N獲得該副產(chǎn)品的操作順序是b→_____→_____→d。_______
a.過濾
b.加熱濃縮
c.冷卻結(jié)晶
d.晶體加熱至完全失去結(jié)晶水
[組成確定]
為確定用以上方法制得的四氧化三鐵中可能含有的雜質(zhì),同學(xué)們又進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)探究。
[查閱資料]
資料一:難溶性堿受熱時(shí)能分解產(chǎn)生金屬氧化物和水(反應(yīng)中各種元素的化合價(jià)不變);
資料二:氧化鐵和一氧化碳反應(yīng)是隨溫度升高而逐步進(jìn)行的,先生成四氧化三鐵,再生成氧化亞鐵(黑色),最后生成鐵。
[提出猜想]
四氧化三鐵中可能含有的雜質(zhì)是氧化鐵和氧化亞鐵中的一種或兩種。
[實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)]
同學(xué)們稱取了23.28 g該四氧化三鐵樣品進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn):
[實(shí)驗(yàn)分析]
因探究思路不同,興趣小組分成甲、乙兩小組。
甲組:
(1)該組同學(xué)欲通過B裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量變化來計(jì)算確認(rèn)該四氧化三鐵樣品中的雜質(zhì),B中的最佳試劑是_________(填序號(hào))。
①澄清石灰水、跉溲趸c濃溶液、巯←}酸 ④水
(2)上述實(shí)驗(yàn)過程中,一氧化碳?xì)怏w除作為反應(yīng)物外,還能起到的作用是:
①實(shí)驗(yàn)開始時(shí),排盡裝置中的空氣,防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸;
②停止加熱后,防止A中生成物被氧化,B中的溶液倒吸入A中;
③_____________________________________________。
(3)乙組同學(xué)認(rèn)為B裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量差會(huì)偏小而影響計(jì)算、分析,你認(rèn)為他們的理由是_______________________________________________。
乙組:
利用儀器測(cè)定并繪制成反應(yīng)過程中A裝置中玻璃管內(nèi)的固體質(zhì)量隨溫度的變化曲線(如圖):
(1)寫出BC段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________。
(2)通過計(jì)算確定:該四氧化三鐵樣品中含有的雜質(zhì)是__________,其中含四氧化三鐵的質(zhì)量是____g。(不需要寫過程)
【答案】氧化亞鐵 鐵 Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O 在50 ℃~80 ℃時(shí),硫酸亞鐵的溶解度較大,有利于溶解的更多,提高產(chǎn)率 2NaOH+FeSO4=Fe(OH)2↓+Na2SO4 防止氫氧化亞鐵完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵 90∶214(或45∶107) c a ② ③將裝置中的二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中 一氧化碳從B中溶液里逸出時(shí)會(huì)帶出部分水蒸氣 Fe3O4+CO3FeO+CO2 氧化鐵 20.88 g
【解析】
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論](1)根據(jù)題意FeO不能被磁鐵吸引分析甲,根據(jù)鐵能與鹽酸、硫酸銅反應(yīng)的性質(zhì)分析乙、丙;
(3)根據(jù)金屬氧化物與鹽酸生鹽和水,寫出反應(yīng)的方程式;
[問題討論](1)根據(jù)硫酸亞鐵的溶解度與溫度的關(guān)系進(jìn)行解答;
(2)根據(jù)堿和鹽反應(yīng)進(jìn)行解答;
(3)根據(jù)反應(yīng)條件可以影響反應(yīng)的產(chǎn)物進(jìn)行解答;
(4)根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳質(zhì)量比;
(5)根據(jù)硫酸鈉的溶解性以及固體物質(zhì)的分離方法進(jìn)行解答;
【實(shí)驗(yàn)分析】
甲組:(1)根據(jù)氫氧化鈉溶液用于吸收二氧化碳進(jìn)行解答;
(2)根據(jù)一氧化碳還原四氧化三鐵的作用進(jìn)行解答;
(3)根據(jù)一氧化碳從B裝置中流出要帶走水蒸氣進(jìn)行解答;
乙組:(1)根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行程度判斷;
(2)根據(jù)氧元素的含量進(jìn)行判斷.根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒計(jì)算。
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]:
(1)實(shí)驗(yàn)甲中看到黑色物質(zhì)全部被磁鐵吸引,說明沒有氧化亞鐵;實(shí)驗(yàn)丙中取少量黑色物質(zhì)加入硫酸銅溶液中無任何現(xiàn)象,說明沒有鐵;
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知黑色固體為四氧化三鐵,和鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵、氯化亞鐵和水。黑色粉末和熱的鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O;
[問題討論]:
(1)根據(jù)圖表中的信息可知,在50 ℃至80 ℃的熱水中,硫酸亞鐵的溶解度較大,利于溶解更多的硫酸亞鐵,提高產(chǎn)率;
(2)氫氧化鈉和硫酸亞鐵反應(yīng)生成氫氧化亞鐵和硫酸鈉:2NaOH+FeSO4=Fe(OH)2↓+Na2SO4 ;
(3)上述過程中,要控制“通一定量空氣”的目的是控制氫氧化亞鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵的量,防止氫氧化亞鐵完全轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵;
(4)要使四氧化三鐵的產(chǎn)率最高,上述流程中產(chǎn)生的氫氧化亞鐵與氫氧化鐵的物質(zhì)的量之比為1∶2,最佳質(zhì)量比為90∶214(或45∶107);
(5)根據(jù)硫酸鈉晶體的溶解度隨溫度的升高而增大,采用加熱濃縮、冷卻結(jié)晶的方法,再過濾,晶體加熱至完全失去結(jié)晶水,得到硫酸鈉,故答案為:c a ;
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]
甲組:(1)氫氧化鈣的溶解性很小,不能保證把生成的二氧化碳全部吸收;二氧化碳溶解水的能力也不大,不能保證把生成的二氧化碳全部吸收;稀鹽酸和二氧化碳不反應(yīng);只有氫氧化鈉溶液保證把生成的二氧化碳全部吸收,故選用氫氧化鈉濃溶液,即選②;
(2)上述實(shí)驗(yàn)過程中,一氧化碳?xì)怏w除作為反應(yīng)物外,還能起到的作用是:
①實(shí)驗(yàn)開始時(shí),排盡裝置中的空氣,防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸;
②停止加熱后,防止A中生成物被氧化,B中的溶液倒吸入A中;
③將裝置中的二氧化碳通入氫氧化鈉溶液中;
(3)一氧化碳從B中溶液里逸出時(shí)會(huì)帶出部分水蒸氣,而影響計(jì)算樣品中雜質(zhì)的質(zhì)量;
乙組:(1)BC段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:Fe3O4+CO3FeO+CO2;
(2)到700 ℃時(shí)只剩下鐵,即此時(shí)氧化鐵被一氧化碳還原為鐵單質(zhì),
混合物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=72.16%;
四氧化三鐵鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=72.4%;
氧化亞鐵鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%≈77.8%;
氧化鐵鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=70%,
所以該四氧化三鐵樣品中含有的雜質(zhì)是氧化鐵;
設(shè)混合物中含四氧化三鐵的質(zhì)量為x,則x××100%+(23.28 g-x)××100%=16.80g,x=20.88g。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如圖,其中T原子的M層電子數(shù)比K層多2個(gè),下列敘述不正確的是( )
A. 氫化物的穩(wěn)定性:R<Q<T
B. T的單質(zhì)是一種良好的半導(dǎo)體材料
C. Q、R的簡(jiǎn)單氫化物分子所含質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)與氖原子相同
D. T、W的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性W強(qiáng)于T
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】某化學(xué)小組模擬“侯氏制堿法”,以NaCl、NH3、CO2和水等為原料以及圖1所示裝置制取NaHCO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3+CO2+H2O+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl,然后再將NaHCO3制成Na2CO3。
(1)裝置乙的作用是______________________________________。為防止污染空氣,尾氣中含有的______________需要進(jìn)行吸收處理。
(2)由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO3制取Na2CO3時(shí),需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有________________、洗滌、灼燒。
(3)若在(2)中灼燒的時(shí)間較短,NaHCO3將分解不完全,該小組對(duì)一份加熱了t1min的NaHCO3樣品的組成進(jìn)行了研究。取加熱了t1min的NaHCO3樣品29.6 g完全溶于水制成溶液,然后向此溶液中緩慢地滴加稀鹽酸,并不斷攪拌,隨著鹽酸的加入,溶液中有關(guān)離子的物質(zhì)的量的變化如圖2所示,則曲線c對(duì)應(yīng)的溶液中的離子是______________________(填離子符號(hào));該樣品中NaHCO3和Na2CO3的物質(zhì)的量之比是__________。
(4)若取10.5 g NaHCO3固體,加熱了t1min后,剩余固體的質(zhì)量為7.4 g。如果把此剩余固體全部加入到200 mL 1 mol·L-1的鹽酸中,則充分反應(yīng)后溶液中H+的物質(zhì)的量濃度為__________(設(shè)溶液體積變化忽略不計(jì))。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】鐵、銅及其化合物應(yīng)用非常廣泛。下列有關(guān)說法正確的是( )
A.地下鋼管常用犧牲陽極的陰極保護(hù)法,陽極材料可用銅
B.反應(yīng)Cu2S+O22Cu+SO2,每生成1molCu轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6.02×1023
C.反應(yīng)2Cu+CO2+H2O+O2=Cu2(OH)2CO3室溫下能自發(fā)進(jìn)行,該反應(yīng)的ΔH<0
D.室溫下,Ksp[Fe(OH)3]=4×10-38,pH=4的含Fe3+溶液中,c(Fe3+)≤4×10-8mol·L-1
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】室溫下進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn),根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象所得到的結(jié)論正確的是( )
選項(xiàng) | 實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象 | 結(jié)論 |
A | 向NaHSO3溶液中滴加足量Ba(OH)2溶液,出現(xiàn)白色沉淀,再加入足量鹽酸,沉淀全部溶解 | NaHSO3未被氧化 |
B | 向3mLFe(NO3)3溶液中滴加幾滴HI溶液,振蕩,再滴加1mL淀粉溶液,溶液顯藍(lán)色 | I-的還原性比Fe2+的強(qiáng) |
C | 向MgSO4、CuSO4的混合稀溶液中滴入1滴稀NaOH溶液,有藍(lán)色沉淀生成 | Ksp[Cu(OH)2]<Ksp[Mg(OH)2] |
D | 用精密pH試紙測(cè)得:濃度均為0.1mol·L-1的NH4HCO3溶液、HCOONa溶液的pH分別為7.8、10.0 | H2CO3電離出H+的能力比HCOOH的強(qiáng) |
A.AB.BC.CD.D
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】2.0molPCl3和1.0molCl2充入體積不變的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生下述反應(yīng):PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)達(dá)平衡時(shí),PCl5為0.4mol,如果此時(shí)移走1.0molPCl3和0.50molCl2,在相同溫度下再達(dá)平衡時(shí)PCl5的物質(zhì)的量是( )
A. 0.4mol
B. 0.2mol
C. 小于0.2mol
D. 大于0.2mol,小于0.4mol
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】在一體積可變的密閉容器中,加入一定量的X,Y,Z,發(fā)生反應(yīng)mX(g)+nY(g) pZ(g) ΔH=QkJ·mol-1。反應(yīng)達(dá)到平衡后,Y的物質(zhì)的量濃度與溫度、容器體積的關(guān)系如下表所示。下列說法不正確的是
A.B.體積不變,溫度升高,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
C.Q<0D.溫度不變,壓強(qiáng)增大,Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】ZulemaBorjas等設(shè)計(jì)的一種微生物脫鹽池的裝置如圖所示,下列說法正確的是( )
A.該裝置工作時(shí),電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B.該裝置可以在高溫下工作
C.X為陽離子交換膜,Y為陰離子交換膜
D.負(fù)極反應(yīng)為CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2↑+7H+
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
【題目】下列實(shí)驗(yàn)中,對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象以及結(jié)論都正確且兩者具有因果關(guān)系的是( )
選項(xiàng) | 實(shí)驗(yàn) | 現(xiàn)象 | 結(jié)論 |
A | 將稀硝酸加入過量鐵粉中,充分反應(yīng)后滴加溶液 | 有氣體生成,溶液呈血紅色 | 稀硝酸將氧化為 |
B | 將銅粉加溶液中 | 溶液變藍(lán)、有黑色固體出現(xiàn) | 金屬鐵比銅活潑 |
C | 晶體溶于稀硫酸,滴加溶液 | 溶液變紅 | 晶體已變 質(zhì) |
D | 取少量綠礬溶于稀硫酸中,滴加溶液。 | 溶液未變紅色 | 綠礬未因氧化而變質(zhì) |
A.AB.BC.CD.D
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