题目
题型:不详难度:来源:
基于上述反应所得黑色固体粉末,研究性学习小组提出下列假设并欲做实验分析。
假设一:固体全部是Fe3O4
假设二:固体全部是Fe
假设三:固体是
取铁粉与水蒸气反应后的固体作为样品,进行如下实验探究。
探究1:取少量样品投入硫酸铜稀溶液中,若现象为 ,则假设一成立。
探究2:取1.68g样品在纯氧中灼烧后,若质量为 g,则假设二成立。
经过实验探究,假设一、二都不成立。
探究3:取样品4.00g进行如下实验。
B中的溶液是 ;实验后经测定样品完全反应,D中剩余固体质量为3.36g,且测得E中沉淀质量为6.0g,则样品中Fe3O4的质量分数为 ;实验装置中有一明显缺陷是 。
答案
3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2(2分)
假设三:Fe3O4和Fe的混合物(1分)
探究1:若溶液无颜色变化(1分)
探究2:2.32(2分)
探究3:饱和碳酸氢钠溶液(1分) 58%(2分) 没有处理尾气装置,尾气中的CO将污染空气(1分)
解析
试题分析:
本题是一道探究性的实验题。铁粉与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
上述反应如果铁粉全反应完,那么固体就是Fe3O4,如果铁粉一点都没反应,那就是Fe,当然还有铁粉部分反应,还剩余一部分。得到的是Fe3O4和Fe的混合物。为了验证三种假设,做了以下实验。取少量样品投入硫酸铜稀溶液中,若为Fe3O4,则没有Fe粉剩余,所以CuSO4不反应。若取1.68g样品在纯氧中灼烧后,样品全是铁粉,可以算出n(Fe)=0.03mol,则求出n(Fe3O4)=0.01mol,m(Fe3O4)= 2.32g。
若样品是二者混合物(Fe3O4和Fe):
实验从左到右发生装置→除杂装置→干燥装置→性质检验装置
CO2与C反应得到CO,还原Fe3O4得到Fe和CO2,在通过足量Ca(OH)2溶液检验和测定沉淀质量来确CO2的量。A装置中产生CO2会带出HCl,HCl会与D中样品发生反应,所以B装置用来除去HCl气体用饱和NaHCO3溶液。浓硫酸在干燥后得到纯净的CO2气体,与碳粉反应得到CO,在还原D中Fe3O4。所以D中减少的质量就是m(O)=0.64g n(O)=0.04mol n(Fe3O4)=0.01mol m(Fe3O4)=2.32g
ω(Fe3O4)==×100%=58%,同时可以计算这个过程中生成n(CO2)=0.06mol。而根据m(CaCO3)可以计算n(CO2)=0.06mol,说明经过碳粉后还剩余0.02mol CO2。由于碳粉与CO2高温反应产生CO,CO高温还原Fe3O4后可能还有CO剩余,所以缺一尾气处理装置。因为CO不能直接排入大气。
核心考点
试题【某研究性学习小组探究铁粉与水蒸气反应后的固体的组成,铁粉与水蒸气反应的化学方程式为 。基于上述反应所得黑色固体粉末,研究性学习小组提出下列假设并】;主要考察你对铁的氧化物等知识点的理解。[详细]
举一反三
请回答下列问题:
(1)若A为H20(g),可以得到Fe304,写出H2O的电子式:_______.
(2)若B为NaC103与稀硫酸,写出其氧化Fe2+的离子方程式(还原产物为Cl-):____。
(3)若C为KNO3和KOH的混合物,写出其与Fe2O3加热共融制得高铁酸鉀的化学方程式 并配平:
(4)为测定溶液I中铁元素的总含量,实验操作:准确量取20.00mL溶液I于带塞锥形瓶 中,加入足量H2O2,调节pH<3,加热除去过量H2O2;加入过量KI充分反应后,再用0.1000mol.L-1Na2S2O3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液20.00mL。
已知:
①写出滴定选用的指示剂______,滴定终点观察到的现象______:
②溶液丨中轶元素的总含量为______g.L-1。若滴定前溶液中H202没有除尽,所测定的铁元 素的含量将会______ (填“偏高” “偏低” “不变”)。
(5)设计实验方案,检验溶液I中的Fe2+和Fe3+______。
【查阅资料】2KNO32KNO2+O2↑ Fe(NO3)2FexOy+NO2↑+O2↑
实验一:探究Fe(NO3)2热分解固体产物中铁元素的价态。该小组甲同学将分解后的固体产物溶于足量的稀H2SO4得到相应两份溶液,进行以下探究实验。
(1)【提纯猜想】
猜想一:铁元素只显+2价;
猜想二:铁元素 ;
猜想三:铁元素既有+2价又有+3价。
【实验操作】①向一份溶液中滴入KSCN溶液;向另一份溶液中滴入酸性KMnO4稀溶液。
(2)【实验现象】实验① ;实验② 。
(3)【实验结论】猜想二成立,则Fe(NO3)2分解的化学方程式是 。
实验二:
(4)探究Fe(NO3)2热分解气体产物的性质。小组乙同学进行料如下实验,请完成实验空缺部分内容。限选试剂和用品:浓H2SO4溶液、4mol/LNaOH溶液、0.1mol/LBaCl2溶液、带火星的木条、0.1mol/L酸性KMnO4溶液、蒸馏水。
实验步骤 | 预期现象和结论 |
步骤1:取少量Fe(NO3)2固体于试管中,加热分解。 | ,说明分解产生的气体中含有NO2。 |
步骤2:将产生的气体依次通过盛有足量 、浓硫酸的洗气瓶, 在最后一个出口检验。 | ,说明分解产生的气体中含O2。 |
实验三:KNO3中混有Fe(NO3)2,为确定其中铁元素的含量,小组丙同学进行如下实验:①取混合物样品10g,充分加热分解;②将固体产物溶解、过滤,取沉淀进行洗涤、干燥,称得其质量为3.2g。则混合物中铁元素的质量分数为 。(保留三位有效数字,相对原子质量:Fe-56 O-16)
(1)单质X的化学式是 。
(2)氯化亚铁溶液经高温喷雾焙烧时转化为氯化氢气体和氧化铁粉末。有关的化学方程式为:
(3)某种铁红涂料的成分中,除含有Fe2O3外,还添加有CuO或FeO中的一种。请设计实验探究该铁红涂料中添加的物质。
①提出合理假设
假设1:添加了CuO。 假设2:添加了FeO。
②基于假设 (填“1”或“2”),设计实验方案,进行实验。在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。
限选实验试剂:铁粉、3mol•L-1H2SO4、0.01 mol•L-1酸性KMnO4溶液、10%NaOH溶液、10%H2O2、KSCN溶液
操作步骤 | 预期现象和结论 |
步骤1.取少量样品于试管中,_________________ ____________________________________________ | ___________________________ |
步骤2. ____________________________________________ | ___________________________ |
(4)用水吸收“高温喷雾焙烧”时产生的氯化氢气体可得到盐酸。请计算:用1000g水需吸收标准状况下多少升氯化氢气体可得到36.5%的浓盐酸?(写出计算过程,结果可用数学表达式表示,不必化简)。
请根据流程回答:
(1)操作I中配制溶液时,所用到的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管以外,还必须有 (填仪器名称)。
(2)操作II中必须用到的仪器是 。
A.50mL量筒 | B.100mL量筒 |
C.50mL酸式滴定管 | D.50mL碱式滴定管 |
(4)检验沉淀中SO42-是否冼涤干净的操作
。
(5)将沉淀物加热,冷却至室温,用天平称量坩埚与加热后固体的总质量为blg,再次加热并冷却至室温称量其质量为b2g,若b1—b2=0.3,还应进行的操作是
。
(6)若坩埚的质量为42.6g,最终坩埚与加热后同体的总质量为44.8g,则样品中铁元素的质量分数= (保留一位小数)。
(7)另一同学认为上述方案的实验步骤太繁琐,他认为,只要将样品溶于水后充分搅拌,加热蒸干灼烧称量即可,请你评价他的这个方案是否可行? 。(填“可行”或“不可行”)
A.金属与盐溶液间的反应一定是置换反应 |
B.能与酸反应的氧化物一定是碱性氧化物 |
C.1 1H2和2 1H2的物理性质略有差异,化学性质几乎完全相同 |
D.常见金属铁和铝在工业上是由热还原法制得的 |
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