铁及其化合物实验探究题参考答案.doc

. 铁及其化合物 综合应用题（实验探究题）1.（16分）草酸亚铁（FeC2O42H2O）用作分析试剂及显影剂和新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。已知：CO能与氯化钯（PdCl2）溶液反应生成黑色的钯粉。回答下列问题：兴趣小组对草酸亚铁的分解产物进行实验和探究。（1）将气体产物依次通过A、澄清石灰水，B、氯化钯，观察到A中澄清石灰水都变浑浊，B中出现黑色物质生成，则上述现象说明气体产物中有 CO2、CO 。（2）探究分解得到的固体产物中铁元素的存在形式。 提出假设 假设1：_Fe_； 假设2：FeO； 假设3：FeO和Fe混合物设计实验方案证明假设3。限选试剂： 1.0 molL-1盐酸、3% H2O2、0.1 molL-1CuSO4、20% KSCN、蒸馏水。实验步骤现象与结论步骤1 ：向试管中加入少量固体产物，再加入足量_硫酸铜溶液_，充分振荡若溶液颜色明显改变，且有_暗红色固体_生成，则证明有铁单质存在步骤2： 将步骤1中得到的浊液过滤，并用蒸馏水洗涤至洗涤液无色步骤3：取步骤2得到的少量固体与试管中， 滴加_过量的HCl,静置，取上层清液，滴加适量的H2O2，充分振荡后滴加KSCN_若溶液出现血红色，则证明有FeO_：某草酸亚铁样品中含有少量草酸。现用滴定法测定该样品中FeC2O4的含量。滴定反应是：5Fe2+ +5C2O42+3MnO4+24H+5 Fe3+ +10CO2+3Mn2+12H2O 实验方案设计为：将准确称量的0.20g草酸亚铁样品置于250 mL锥形瓶内，加入适量2 mol/L的H2SO4溶液，使样品溶解，加热至70左右，立即用浓度为0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记下滴定管内液面读数为V1 mL向上述滴定混合液中加入适量的Zn粉和过量的2 mol/L的H2SO4溶液，煮沸58min，用KSCN溶液在点滴板上检验点滴液，直至溶液不立刻变红。将滤液过滤至另一个锥形瓶中，继续用0.02000 mol/L的高锰酸钾标准溶液滴定至终点，记下滴定管内液面读数为V2 mL重复以上实验12次若某小组的一次测定数据记录如下： V1= 18.90mL ，V2=6.20mL。根据数据计算0.20g 样品中：n（Fe2+）0.00062mol； n（C2O42）0.000635mol；FeC2O4 的质量分数为 44.64% （精确到0.01%）铁触媒碱石灰COABC2（15分）铁触媒（铁的氧化物）是硫酸工业的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。 方案一：用下列装置测定铁触媒的含铁量，确定其组成。 方案二：用下列实验方法测定铁触媒的含铁量，确定其组成。稀释至250mL通入足量Cl2加热煮沸足量稀硫酸7.84g铁触媒溶液A溶液B用某种标准溶液滴定Fe3+浓度计算铁的含量取25.00mL稀释后溶液（1）步骤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和250ml容量瓶。（2）因为通入Cl2不足量，“溶液B”中还含有 Fe2+ 或者FeCl2 会影响测定结果。（3）因为通入Cl2过量且加热煮沸不充分，“溶液B”中可能含有Cl2。请设计实验方案检验Cl2，完成下列实验报告。限选试剂：0.1molL-1酸性KMnO4溶液、紫色石蕊试液、品红稀溶液、淀粉-KI溶液、0.1moLL-1KSCN溶液实验操作实验现象与结论取适量溶液B于试管中，滴加2-3滴紫色石蕊试液，振荡，观察颜色若溶液显红色，后红色褪色，则溶液B中含Cl2,若溶液变红后，不褪色，说明溶液不含Cl2（4）“干燥管C”的作用是 防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入B中 。（5）称取15.2g铁触媒进行上述实验。充分反应后，测得“干燥管B”增重11.0g，则该铁触媒的化学式可表示为 Fe4O5 或者2 FeO Fe2O3 。3(16分)已知FeSO4在不同条件下分解得到的产物不同，可能是FeO和SO3，也可能是Fe2O3、SO3和SO2。某研究小组探究在酒精喷灯加热条件下FeSO4分解的气体产物。已知SO3的熔点是16.8 ，沸点是44.8 。(1)装置的试管中不装任何试剂，其作用是_防止溶液倒吸装置I中_，试管浸泡在50 的水浴中，目的是_防止三氧化硫液化或凝固_(2)装置和装置的作用是探究本实验气体产物成分。请完成实验设计，填写检验试剂、预期现象与结论。限选试剂：3 molL1H2SO4、6 molL1NaOH、0.5 molL1BaCl2、0.5 molL1Ba(NO3)2、0.01 molL1酸性KMnO4溶液、0.01 molL1溴水。检验试剂预期现象和结论装置的试管中加入_0.5 molL1BaCl2产生大量白色沉淀，证明气体产物中含有SO3装置的试管中加入0.01 molL1酸性KMnO4溶液若溶液中紫色褪色，证明气体产物中有SO2，若溶液紫色无明显变化，证明气体产物中不含SO2(3)装置的作用是防止尾气污染环境，烧杯中应加入的试剂是_NaOH溶液_。4(16分)纯碱、烧碱等是重要的化工原料。(1)利用下图所示装置可间接证明二氧化碳与烧碱溶液发生了反应：将A与B连接，打开止水夹，将胶头滴管中的液体挤入烧瓶，此时的实验现象是_水倒吸进入烧瓶_，反应的离子方程式是_2OH-+CO2=CO32-+H2O_。(2)向100 mL 2 molL1的NaOH溶液中通入一定量CO2，充分反应后将溶液在一定条件下蒸发结晶，得到少量的白色固体。试设计实验确认该白色固体的成分。提出合理假设。假设1：该白色固体为NaOH和Na2CO3；假设2：该白色固体为只有Na2CO3；假设3：该白色固体为只有NaHCO3；假设4：该白色固体为Na2CO3_和_ NaHCO3_。基于假设1，设计实验方案进行实验证明固体的成分是NaOH和Na2CO3。请在答卷纸上写出实验步骤及预期现象和结论。(步骤可不填满也可增加)限选实验试剂及仪器：1 molL1HCl溶液、1 molL1MgCl2溶液、0.5 molL1BaCl2溶液、1 molL1Ba(OH)2溶液、甲基橙试液、酚酞试液、试管、胶头滴管、过滤装置。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量白色固体于试管中，加适量的水溶解，再加0.5 molL1BaCl2溶液至过量产生白色沉淀，说明固体含有Na2CO3步骤2：过滤，取少量滤液于试管中，再向试管中滴加1-2滴酚酞试液 步骤3：5(18分)某化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸反应，设计了如下图所示装置进行实验，回答相关问题。 (1)用“可抽动的铁丝”代替“直接投入铁片”的优点是_便于控制反应的开始和结束_。(2)能说明有SO2气体产生的实验现象是_品红褪色(3)反应后，不需要打开胶塞，就可使装置中残留气体完全被吸收，应当采取的操作是_从D管口向A中大量鼓气_。(4)反应一段时间后，他们对A中溶液的金属离子进行探究，请完成相关问题。提出假设： 假设1：只含有Fe3；假设2：_只含_ Fe2_；假设3：既有Fe2，又有Fe3。设计实验方案验证假设3。在答卷纸上写出实验步骤、预期现象和结论。限选试剂及仪器：稀硫酸、KMnO4溶液、NaOH溶液、淀粉KI溶液、H2O2溶液。实验步骤来源:学+科+网预期现象和结论步骤一：用胶头滴管取A试管中的溶液，用水稀释并分装试管、备用溶液有颜色步骤二：往试管中，_滴加少量的淀粉KI溶液_若溶液变成蓝色，则含有Fe3步骤三：往试管滴加少量的KMnO4溶液若溶液褪色，则含有Fe2 结合步骤2溶液变蓝，则假设3正确6（韶关市调研测试）（17分）绿矾（FeSO47H2O）是中学阶段常用的一种还原剂。（1）久置的绿矾溶液容易被空气氧化变质，简述检验绿矾溶液已经变质的操作和现象：取少量待测液于试管中， 向其中滴加2-3滴KSCN溶液，振荡，溶液变成红色 。（2）绿矾溶液浓度的标定测定溶液中Fe2+物质的量浓度的方法是： a.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；b.用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO4溶液滴定至终点；c.重复操作2次，消耗KMnO4溶液体积的体积分别为20.02mL、24.98mL、19.98mL。 （已知滴定时发生反应的离子方程式为5Fe2+MnO4+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O）判断此滴定实验达到终点的方法是当滴入最后一滴高锰酸钾溶液变成紫色，且半分钟不褪色。计算上述滤液中Fe2+物质的量浓度 0.04000mol/L （保留四位有效数字）。（3）探究保存绿矾溶液的有效措施【反应原理】Fe2+在空气中易氧化变质，完成并配平下列离子方程式： 12 Fe2+ + 3 O2 + 6 H2O = 4 Fe(OH)3+ 8 Fe3+ 【操作与现象】取4支试管，如图进行实验，请在相应位置上写出试管、的现象。少量硫酸溶液很快变成黄色，并且出现棕黄色浑浊【分析与结论】设计试管的作用是作空白对照实验；为了有效保存FeSO4溶液，你认为最佳方案为 用煤油隔绝空气，加入少量的铁屑和稀硫酸 。7（16分）氧化铜是一种黑色粉末，可作玻璃和瓷器着色剂、油类的脱硫剂、有机合成的催化剂。为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某化学兴趣小组利用废旧印刷电路板获得氧化铜，实现资源再生，并减少污染。（1）获得硫酸铜该小组同学利用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜，从而获得硫酸铜。写出该反应的化学方程式： Cu+H2O2+H2SO4= Cu SO4+2H2O。反应得到的硫酸铜溶液中可能含有硫酸铁杂质，为检验得到的溶液中是否含有硫酸铁，进行的实验操作是（要求写出实验步骤、现象和结论） 加入KSCN，如果溶液出现血红色说明有硫酸铁 。（2）制备氧化铜已知：pH6.4时Cu(OH)2沉淀完全，而在pH34时Fe(OH)3即能完全沉淀。步骤的目的是除硫酸铁，操作是：慢慢加入下列某些物质，搅拌，以控制pH3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH1。下列物质有利于控制溶液pH3.5的是 AC 。ANaOH固体 BCu2(OH)2CO3粉末 CFe2O3粉末 D Cu(OH)2固体步骤的目的是得到CuSO45H2O固体，操作是 蒸发结晶 、冷却结晶 过滤、水浴加热烘干。（3）探究氧化铜的性质实验序号KClO3质量1.2 g1.2 g1.2 g其他物质质量无其他物质CuO 0.5 gMnO2 0.5 g待测数据探究氧化铜是否能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进行比较。用如