四氧化三铁纳米微粒可用于涂料、油墨、隐身材料、磁记录、电极材料、催化剂等多领域,实验室可用如下的方法来制备这种材料并进行检测。
Ⅰ.制备
(1)溶解、沉淀操作中不断通入氮气有两个作用:①是通过在反应过程中通入气体形成微型气泡,将刚生成的四氧化三铁微粒包围,来阻止微粒的长大或聚集成团;② ▲ 。
(2)操作Ⅲ的名称是________▲___ 。
Ⅱ.产品检测
一、定性检测:产品中铁元素价态检测
试剂主要有:3mol/L硫酸、0.1mol/L氢氧化钠溶液、20%硫氰化钾溶液、0.01mol/L酸性高锰酸钾溶液、氯水(其它用品任选)
(3)请选用上述试剂完成下表
步骤 |
操作 |
现象、结论 |
1 |
▲ |
![]() |
2 |
取少量产品于试管中加适量步骤1处理好溶液溶解,配成溶液 |
固体溶解,溶液呈浅黄色 |
3 |
取少量步骤2配好溶液于试管中,滴加几滴20%硫氰化钾溶液,振荡 |
▲ ,产品含有Fe3+ |
4 |
▲ |
▲ ,产品含有Fe2+ |
二、定量测定:
称取23.2g样品于烧杯中,加入加热煮沸后的稀硫酸充分溶解,并不断加热、搅拌,待固体完全溶解后,向所得溶液中加入10.0 g铜粉充分反应后过滤、洗涤、干燥得剩余固体3.6 g。取滤液体积的1/10用浓度为0.200 mol·L-1的酸性KMnO4滴定,至终点时消耗KMnO4溶液体积29.80mL。
(4)产品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比为 ▲ 。
III.结果讨论
(5)产品中Fe3+和Fe2+的物质的量之比略大于2:1的可能原因是 ▲ 。
某兴趣小组探究SO2气体还原Fe3+、I2,他们使用的药品和装置如图所示:
(1)仪器组装完成后,关闭两端活塞,向装置B中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液注,若,则整个装置气密性良好。装置E的作用是。装置F中为溶液。
(2)装置B的作用之一是观察SO2的生成速率,其中的液体最好选择。
A.蒸馏水 | B.饱和Na2SO3溶液 |
C.饱和NaHSO3溶液 | D.饱和NaHCO3溶液 |
(3)SO2气体还原Fe3+反应的产物是________________(填离子符号)。
(4)在上述装置中通入过量的SO2为了验证C中SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,他们取C中的溶液,分成三份,并设计了如下实验:
方案①:往第一份试液中加入KMnO4溶液,紫红色褪去。
方案②:往第一份试液加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红。
方案③:往第二份试液加入用稀盐酸酸化的BaCl2,产生白色沉淀。
上述方案不合理的是____,原因是_______________________________________。
(5)能表明I-的还原性弱于SO2的现象是___________,写出有关离子方程式:______________。
某氯化铁样品含有FeCl2杂质.现要测定其中铁元素的质量分数,实验按以下步骤进行:
(1)操作I所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外,还必须有 (填仪器名称).
(2)加入过量氨水生成沉淀的离子方程式为;
(3)若不用氯水,可用下列试剂中的代替(填序号)。
A.H2O2 B.碘水 C.NaClO
(4)步骤⑤中检验沉淀是否洗净的方法是。
(5)若坩埚质量为W1g,坩埚及灼烧后的固体总质量为W2g,样品中铁元素的质量分数为 (请把结果约到最简)。
某校化学实验兴趣小组在“探究卤素单质的氧化性”的系列实验中发现:在足量的稀氯化亚铁溶液中,加入1~2滴溴水,振荡后溶液呈黄色。
(1)提出问题:Fe3+、Br2哪一个的氧化性更强?
(2)猜想
①甲同学认为氧化性:Fe3+>Br2,故上述实验现象不是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含
(填化学式,下同)所致。
②乙同学认为氧化性:Br2>Fe3+,故上述实验现象是发生化学反应所致,则溶液呈黄色是含___所致。
3)设计实验并验证
丙同学为验证乙同学的观点,选用下列某些试剂设计出两种方案进行实验,并通过观察实验现象,证明了乙同学的观点确实是正确的。供选用的试剂:
A.酚酞试液 | B.CCl4 | C.无水酒精 | D.KSCN溶液 |
请你在下列表格中写出丙同学选用的试剂及实验中观察到的现象。(试剂填序号)
选用试剂 |
实验现象 |
|
方案1 |
||
方案2 |
(4)应用与拓展
①在足量的稀氯化亚铁溶液中加入l~2滴溴水,溶液呈黄色,所发生的离子反应方程式为
____________________________。
②在FeBr2溶液中通入足量Cl2,所发生的离子反应方程式为。
某兴趣小组的同学发现将一定量的铁与浓硫酸加热时,观察到铁完全溶解,并产生大量气体。为此,他们设计了如下装置验证所产生的气体,以证明+6价S的氧化性强于+1价H。
(1)填写装置的作用: B, C,G。
(2)证明有SO2生成的现象是
(3)可以证明气体X中含有氢气的实验现象是:E中:__________________,F中:__________________。如果去掉装置D,还能否根据F中的现象判断气体中有氢气?________(填“能”或 “不能”),原因是______
。
(4)反应后A的溶液中含有Fe3+和Fe2+,检验其中的Fe2+的方法是。
(5)若将铁丝换成铜丝,反应后的溶液没有出现预计的蓝色溶液,而出现了大量白色固体,原因是,要确认CuSO4生成,待试管冷却后,。
钛(Ti)被誉为21世纪金属。冶炼钛的主要原料是含Fe2O3的钛铁矿(FeTiO3),其生产过程如下:
已知:TiOSO4可溶于水且易水解,H2TiO3难溶于水。试回答下列问题:
(1)步骤②的主要实验操作是冷却、结晶、(填操作名称);步骤④在实验室中常将试剂置于(填仪器名称)中加强热。
(2)TiO2+生成H2TiO3的离子方程式
(3)步骤④中硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在空气中煅烧生成铁红、水和三氧化硫,写出该反应的化学方程式:
(4)步骤②所得到的硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)是目前工业上处理含铬有毒废水常用的化学试剂,二者反应后(Cr由+6价转化为+3价)可以转化为有重要工业价值的铁氧体复合氧化物(常用FeO·FeyCrxO3表示)。欲制备该铁氧体复合氧化物,试求在酸性的含铬废水中,加入FeSO4·7H2O的物质的量应为废水中六价铬物质的量的倍。