题目
题型:不详难度:来源:
某些含铁化合物的制备、组成、性质等。请按要求回答下列问题:
(1)铁的氯化物的制备与组成:在实验室中,FeCl2可用________和盐酸反应制备,FeCl3可用铁粉和
________反应制备。现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,测得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.2,则该样
品中FeCl2和FeC13物质的量之比为__________。
(2)水处理剂和高容量电池材料――高铁酸钾(K2FeO4)的制备与应用:
FeC13与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为
________________________________________________________________________;
与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,其正极电极反应式为
________________________________________________________________________。
(3)光敏材料三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·xH2O)中铁元素含量的测定:
步骤一:称量10.00 g三草酸合铁酸钾晶体,配制成250 mL溶液。
步骤二:取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中,加稀H2SO4酸化,滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳。同时MnO被还原成Mn2+。向反应后的溶液中加入适量锌粉,至黄色刚好消失,所得溶液收集到锥形瓶中,此时溶液仍呈酸性。
步骤三:用0.0200 mol/L KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点,消耗KMnO4溶液20.02 mL,滴定中MnO还原成Mn2+。
重复步骤二、三操作,步骤三消耗0.0200 mol/L KMnO4溶液19.98 mL。
①步骤一中除量筒、玻璃棒、烧杯外,还需要的玻璃仪器有____________________;步骤三滴定过程中盛装KMn4溶液的仪器名称为___________;滴入最后一滴溶液时,锥形瓶中溶液变为_________色,静置半分钟溶液颜色不再变化,确认为滴定终点。
②步骤二加入锌粉的目的是_______________________________;
写出锌参与反应的离子方程式:____________________________________________。
③实验测得该晶体中铁元素的质量分数为____________。在步骤二中,若加入的KMnO4溶液的量不足,则测得的铁元素含量____________。(填“偏低”“偏高”或“无影响”)
答案
(2)2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O(2分)
FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH-(2分)
(3)①250ml容量瓶和胶头滴管(2分);酸式滴定管 红(2分)
②将Fe3+还原成Fe2+(1分);Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+(2分) ③11.2%(2分) 偏高(1分)
解析
试题分析:(1)铁是变价金属,与强氧化剂反应生成+3价铁,与弱氧化剂反应生成+2价铁,所以在实验室中,FeCl2可用铁和盐酸反应制备,FeCl3可用铁粉和氯气反应制备。设样品中FeCl2和FeC13物质的量分别是x 和y,则根据混合物n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.2可知,(x+y):(2x+3y)=1∶2.2,解得x∶y=4∶1。
(2)FeC13与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,在反应中氯元素的化合价从+1价降低到—1价,得到2个电子。铁元素的化合价从+3价升高到+6价,失去3个电子,即还原剂与氧化剂的物质的量之比是2:3,因此该反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O;原电池种正极得到电子,所以在K2FeO4-Zn碱性电池中,锌是负极,K2FeO4是正极,所以正极电极反应式为FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH-。
(3)①配制一定物质的量浓度溶液时,除量筒、玻璃棒、烧杯外,还需要的玻璃仪器有250ml容量瓶和定容的胶头滴管。由于高锰酸钾溶液极易强氧化性,且显酸性,所以步骤三滴定过程中盛装KMn4溶液的仪器名称为酸式滴定管;酸性高锰酸钾溶液显红色,所以滴入最后一滴溶液时,锥形瓶中溶液变为红色,静置半分钟溶液颜色不再变化,确认为滴定终点。
②由于酸性高锰酸钾溶液也能把亚铁离子氧化生成铁离子,所以加入锌粉的作用是将Fe3+还原成Fe2+,反应的离子方程式为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+。
③两次实验中消耗0.0200 mol/L KMnO4溶液的平均值=(20.02 mL+ 19.98 mL)÷2=20.00ml,所以消耗高锰酸钾的物质的量是0.0200L×0.0200 mol/L=0.0004mol。根据电子得失守恒可知,溶液中亚铁离子的物质的量=0.0004mol×5=0.0020mol,所以该晶体中铁元素的质量分数为×100%=11.2%。在步骤二中,若加入的KMnO4溶液的量不足,则可能导致草酸根剩余,从而导致第三步中消耗高锰酸钾溶液的体积增加,从而导致铁元素的含量偏高。
核心考点
试题【铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。某实验小组设计了如下实验探究某些含铁化合物的制备、组成、性质等。请按要求回答下列问题:(1)铁的氯化物的制备与组成:在】;主要考察你对铁的氧化物等知识点的理解。[详细]
举一反三
(1)工业上可用Cu2S+O22Cu+SO2反应制取粗铜,当有32gCu2S消耗时,电子转移数目是 。
(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中,温度控制在50℃,加入H2O2,反应一段时间后,升温到60℃,再反应一段时间后可制得硫酸铜,温度控制在50℃-60℃的两个原因除了加快反应速率外,还有 。在CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液加热,生成CuCl沉淀,写出生成CuCl的离子方程式 。
(3)某小组同学在做铜与浓硫酸反应的实验时,发现铜片表面有黑色固体生成。
①甲同学猜想:黑色固体是未来得及溶解于酸的CuO, 其猜想可用化学方程式表示为:
Cu + H2SO4
②乙同学认为:黑色固体除CuO外还可能含有Cu2S和CuS.其理由可能是 (填字母)
a.Cu2S和CuS都是黑色的
b.铜与浓硫酸在加热条件下反应,还可能放出O2
c.浓硫酸是氧化剂,铜是还原剂,Cu的化合价上升与S的化合价下降有多种可能
(4)现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中,加入1 L 0.6 mol/L HNO3溶液恰好使混合物溶解,同时收集到2240 mL NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式 。若将上述混合物用足量的H2加热还原,所得到固体的质量为 g。若混合物中含0.1 mol Cu,将该混合物与稀硫酸充分反应,至少消耗H2SO4的物质的量为 。
(1)请在下表中右栏填写设计每一步操作过程的思路
过程 | 思路 |
1.提出假设:Fe2+具有还原性,可以被氧化成Fe3+;Fe3+具有氧化性,可以被还原成Fe2+ | ①根据氧化还原反应原理,一般 物质有还原性, 物质有氧化性 |
2.设计实验1:取少量FeCl2溶液,滴加几滴H2O2溶液,再向溶液中滴加几滴KSCN溶液,观察溶液是否变血红色 | ②用离子方程式表示选择H2O2的原因 ③用离子方程式表示溶液变血红色的原因 |
3.设计实验2:取少量FeCl3固体于一试管,用已煮沸的蒸馏水溶解,滴加几滴KSCN溶液后迅速加入少量铁粉,盖上试管塞,观察溶液的血红色是否褪去 | ④选择铁粉的原因是 (用化学方程式表示) ⑤为什么要用煮沸的水 |
4.实施实验 | …… |
…… | …… |
(2)教材中实验方案如下:取2mLFeCl3溶液,加入少量铁粉,充分反应后,滴入几滴KSCN溶液,观察并记录实验现象。把上层清液倒入另一试管中,再滴入几滴氯水,又发生了什么变化?学生通过实践证明,实验效果很差:没有预期的红色出现,而是很淡的浅红色,试分析实验中出现异常的可能原因并加以改进使实验现象更明显。
⑥可能的原因:
⑦改进措施:
(1)若Fe粉有剩余,则容器中不可能有____________
(2)若FeCl3有剩余,则容器中不可能有___________
(3)若CuCl2有剩余,则容器中还可能有________________________
(4)若FeCl3和CuCl2都有剩余,则容器中还可能有______________
(1)写出FeCl3溶液与铜箔发生反应的化学方程式: 。
(2)检验废腐蚀液中含有Fe3+的实验操作是
(3)“过滤”用到的玻璃仪器有:普通漏斗、 。
(4)废液中加入过量①后,发生反应的离子方程式:
(5)上述流程中取废液200 mL,其中含CuCl2 1.5 mol·L—1、FeCl2 3.0 mol·L—1、FeCl3 1.0 mol·L—1,若要将铜全部回收,需加入Fe粉的质量应不少于_____________g;将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液需通入Cl2的物质的量不少于_______________mol。
(6)某化学兴趣小组利用在下图装置制取氯气并通入到FeCl2溶液中获得FeCl3溶液。
制备Cl2的化学方程式为:
该装置不完整,请在所给虚线框内画出所缺部分,并标注试剂。
已知:B中放入的是铁与石棉绒的混合物,C中放的是干燥剂,E为酒精喷灯,G为带有铁丝网罩的酒
精灯。对比两装置,回答下列问题:
(1)如何检查乙装置的气密性: 。
(2)乙装置中湿沙子的作用是: 。
(3)B处发生反应的化学方程式: 。
(4)称取mg铁粉与适量石棉绒混合,然后加热至无气体放出。若收集的气体体积换算为标准状况为VL,铁粉的转化率为 (列出计算式即可,不必化简)。
(5)为了证明反应后的固体混合物中含有+3价的Fe,该同学取出少量混合物于试管中,加入一定量的盐酸使固体混合物溶解,过滤,立即向滤液中滴加KSCN溶液,结果观察到溶液的颜色没变化。经过思考,该同学认为此现象不能说明反应后的固体混合物中不含有+3价Fe。他的理由是: _。
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