1、实验题 三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末,常用作颜料。某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混物。
探究过程如下: ?
[查阅资料]Cu2O是一种碱性氧化物,溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4,在空气中加热生成CuO
[提出假设] ?
假设1:红色粉末是Fe2O3, ?
假设2:红色粉末是Cu2O ?
假设3:红色粉末是Fe2O3,和Cu2O的混合物 ?
[设计探究实验] 取少量粉末放入量稀硫酸中,在所得溶液中再滴加KSCN试剂。 ?
(1)若假设l成立,则实验现象是______________________。
(2)若滴加KSCN试剂后溶液不变红色,则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理吗?________,简述你的理由(不需写出反应的方程式) _______________。
(3)若固体粉末完全溶解无固体存在,滴加KSCN试剂时溶液不变红色,则证明原固体粉末是_____________。 ?
[探究延伸]经实验分析,确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。
(4)实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。取a?g固体粉末在空气中充分加热,待质量不再变化时,称其质量为b?g(?b>a),则混合物中Cu2O的质量分数为________________。
参考答案:(1)固体完全溶解,溶液呈红色
(2)不合理;当原固体粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物时,加入稀硫酸后产生的Fe3+全部与Cu反应生成Fe2+,滴加KSCN溶液后也变红色
(3)Fe2O3和Cu2O?
(4)[9(b-a))/a?]?×100%?或?[144?(b-a))/16?a]×100
本题解析:
本题难度:一般
2、实验题 (16分)某研究小组为了探究“铁与水蒸气”的反应的产物,进行了下列实验:用如图所示实验装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”(石棉绒高温下不与水和铁反应).
(1)如何检查该装置的气密性:?
(2)写出铁与水蒸气反应的化学方程式?
(3)验证固体产物中铁元素的价态
限选实验仪器与试剂:烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹;1mol/L CuSO4、3mol/L H2SO4、3mol/L HNO3、30%H2O2、0.01mol/L KMnO4、20%KSCN、蒸馏水。
在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
?
| 实验步骤
| 预期现象与结论
|
步骤1
| 取反应后干燥的固体ag于试管中,加入足量的1mol/L CuSO4溶液,充分振荡,经固液分离、洗涤后,再向固体中滴加足量的?,振荡溶解,过滤后将滤液配成250mL溶液,待用。
| ?
|
步骤2
| 取少量步骤1中滤液于试管中,? ?
| ? ?
|
步骤3
| 取少量步骤1中滤液于试管中,? ?
| ? ?
|
步骤1中加入足量1mol/L CuSO4溶液的作用是?。
(4)固体产物中铁元素的质量分数的测定可采用下图的流程
其中步骤①是向溶液中加入锌粉至黄色刚好消失;步骤②用0.010 mol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液平均为v mL。(已知5Fe2++MnO4-?+8H+==5Fe3++Mn2++4H2O)
其中加入锌粉的目的是____?____。
实验测得ag样品中固体产物铁元素的质量分数为____ ? __?_(只列计算表达式)。
参考答案:
(1)将C处导气管末端浸入水槽中,加热A处圆底烧瓶,导管末端出现气泡,停止加热后导管末端出现一段水柱。(2分)
(2)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(2分)
(3)
?
实验步骤
预期现象与结论
步骤1
3mol/L H2SO4(2分)
?
步骤2
滴加1~2滴20%KSCN(2分)
溶液变红色,则固体产物含+3价铁(1分)
步骤3
滴加1~2滴0.01mol/L KMnO4(2分)
溶液紫色褪去,则固体产物含+2价铁(1分)
?
除去反应后固体中可能未反应完的铁粉,以免影响后续实验的结果分析。
(4)将Fe3+还原为Fe2+?(2分)(2分)
本题解析:
(1)检查装置的气密性有加热法和液压法,从本装置的情况看,应该选用加热法,注意操作要C处将导管伸入水槽,并微热A处圆底烧瓶,现象是导管末端出现气泡,停止加热后导管末端出现一段水柱,结论是气密性良好,用操作现象结论的思维进程去答题。
(2)书写这个方程式要注意金属和水反应的特点,如常见的Na、Mg、Al、Fe等金属与水的反应。
(3)验证固体产物中铁元素的价态 ,先要将固体溶解,但考虑到可能有铁单质剩余,会和三价铁离子反应,所以要先除去铁单质,选用的试剂是硫酸铜溶液,然然,剩余的固体则应用稀硫酸溶解(因为硝酸的氧化性会氧化二价铁),接着确定检验相应离子的试剂,三价铁离子用的是硫氰化钾溶液,而检验二价铁则从限选试剂中只能用高锰酸钾溶液,利用二价铁离子的还原性,答题时注意试剂的用量和叙述即可。
(4)弄清实验目的“固体产物中铁元素的质量分数的测定”,所以由加入锌粉后溶液的黄色恰好消失,可知是用于还原三价铁离子;由题意可知,n(Fe2+)=5n(MnO4-) m(Fe)=,再求质量分数即可
本题难度:一般
3、选择题 建筑用的钢材在出厂前都要经过烤蓝处理,使其表面生成一层四氧化三铁,其目的是
A.增加钢材的硬度
B.增强钢材的抗腐蚀能力
C.使钢材美观
D.增加钢材的韧性
参考答案:B
本题解析:钢材经过烤蓝处理是为了增强其抗腐蚀能力。
本题难度:简单
4、选择题 已知在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中,Fe3+、Cu2+、Fe2+的物质的量浓度之比为4:2:1,现加入适量的铁粉,使溶液中的三种离子的物质的量浓度之比为1:3:9,则投入的铁粉与原溶液中Cu2+的物质的量之比为
A.3:5
B.5:6
C.5:4
D.2:3
参考答案:B
本题解析:因为铁粉先与Fe3+反应,再与Cu2+反应,反应后的溶液中还有Fe3+,说明铁粉没有与Cu2+反应,只发生一个反应Fe+2FeCl3=3FeCl2,设铜离子为x mol,则反应前的Fe3+、Fe2+为2x mol、x/2mol,反应后的Fe3+、Fe2+为x/3 mol、3x mol,则加入的铁粉为5x/6 mol,故选B。
点评:本题中要考虑Fe3+、Cu2+、Fe2+氧化性强弱顺序。属于中等题。
本题难度:一般
5、填空题 (12分)工业上利用硫酸渣(含Fe2+、Fe3+的硫酸盐及少量CaO和MgO)制备高档颜料铁红(Fe2O3)和回收(NH4)2SO4,具体生产流程如下:
(1)在废渣溶解时需要使用酸,应选用__________,为了提高废渣的浸取率,可采用的措施有哪些?
_____________________________________________________________(至少写出两点)。
(2)物质A是一种氧化剂,工业上最好选用_____________(供选择使用的有:空气、Cl2、MnO2),其理由是?(至少写出两点)。
(3)“结晶”反应的化学方程式为__________________________________________________。
(4)上述生产流程中多处采用了过滤操作,实验室中完成相应的操作需要用到的玻璃仪器有烧杯及____________________________________________。
参考答案:(1)硫酸,将废渣粉碎、加热、搅拌等。?
(2)空气,原料来源容易、成本低、不产生污染、不引入杂质。
(3)3Fe2(SO4)3+12NH3·H2O=(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5(NH4)2SO4。
(4)玻璃棒、漏斗。
本题解析:通过流程图可以看出生成的是硫酸盐,所以溶解废渣时要用硫酸。从影响速率的因素考虑应该采用废渣粉碎、加热、搅拌等方法。空气是一种最廉价且无污染的氧化剂,所以选空气。根据图示可知,结晶过程发生的反应为3Fe2(SO4)3+12NH3·H2O=(NH4)2Fe6(SO4)4(OH)12↓+5(NH4)2SO4。过滤操作总需要用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。
点评:近几年,工艺流程题已成为各地高考的热点试题,其具有阅读量大、信息新颖、情境陌生、流程复杂等特点。考生对此往往就会有畏惧感,解题时不知从何处入手突破,所以这类试题的得分率一般不是很高。但细细研究近几年各地高考工艺流程题,不难发现这些试题考查的知识都源于书本而高于书本,如果解题方法得当,还是可以获得高分。
本题难度:一般