小明很喜欢化学实验课,今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”,现邀你一起走进他的化学课堂。
(1)课前老师布置了下列预习作业,请你一起完成:
①铁不同价态的物质各写一种(并标出铁元素的化合价):_____、_______、 ________。
②写出一个它们之间相互转化(含三种价态)的化学方程式:___________________ 。
(2)实验室提供的下列试剂:锌粒、铁粉、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水,探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性。
根据氧化还原反应的有关原理,小明说Fe2+既有还原性又有氧化性,为证实自己的假设,请你和小明一起设计实验方案,进行实验并描述实验现象,完成下列表格。
探究内容 |
实验方案 |
实验现象 |
探究Fe2+具有还原性 |
取少量0.1 mol·L-1 FeCl2溶液,加入足量__________后,再往溶液中加入少量__________ |
溶液变成血红色 |
探究Fe2+具有氧化性 |
取少量0.1 mol·L-1 FeCl2溶 液,加入_________充分 反应 |
溶液由浅绿色变无色 所发生反应离子方程式为________________ |
Ⅰ.无水氯化铝是有机化工常用催化剂,其外观为白色固体,178℃时升华,极易潮解,遇水后会发热并产生白雾。实验室用如下装置制备少量无水氯化铝,其反应原理为:2Al + 6HCl(g) = 2AlCl3 + 3H2
完成下列填空:
A为浓硫酸,B为NaCl固体
(1)进行实验时应先点燃(选填“B”或“D”)处酒精灯。
(2)用粗短导管连接D、E的目的是________(选填序号)。
a.防堵塞 b.防倒吸c.平衡气压 d.冷凝回流
(3)F中盛有碱石灰,其目的是(选填序号)。
a.吸收多余HClb.吸收Cl2
c.吸收CO2d.防止空气中H2O进入E瓶
(4)将D中固体改为氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)也能进行无水氯化铝的制备,此时通入HCl气体的目的是。若实验条件控制不当,最终得到的物质是碱式氯化铝[化学式为Al2(OH)nCl(6-n)],且质量是原氯化铝晶体(AlCl3·6H2O)的40%,则可推算n的值为。
Ⅱ.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是常用的食品抗氧化剂之一。Na2S2O5溶于水即生成NaHSO3。
(1)证明NaHSO3溶液中HSO3—的电离程度大于水解程度,可采用的实验方法是(填序号)。
a.测定溶液的pH
b.加入Ba(OH)2溶液
c.加入盐酸
d.加入品红溶液
e.用蓝色石蕊试纸检测
(2)检验Na2S2O5晶体在空气中已被氧化的实验方案是______________。
(3)葡萄酒常用Na2S2O5作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量的方案如下:
(已知:滴定时反应的化学方程式为SO2 + I2 + 2 H2O = H2SO4 + 2 HI)
按上述方案实验,消耗标准I2溶液25.00 mL,该次实验测得样品中抗氧化剂的残留量(以游离SO2计算)为g/L。在上述实验过程中,若有部分HI被空气氧化,则测得结果(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
高锰酸钾是一种典型的强氧化剂,无论在实验室还是在化工生产中都有重要的应用。如图K103是实验室制备氯气并进行一系列相关实验的装置(夹持设备已略)。
图K103
(1)制备氯气选用的药品为高锰酸钾和浓盐酸,相应的离子方程式为___________________________。
(2)装置B的作用是________________________,实验进行时C中可能发生堵塞,请写出发生堵塞时B中的现象:______________________________________。
(3)装置C的实验目的是验证氯气是否具有漂白性,为此C中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ依次放入____(选“a”“b”或“c”)。
a |
b |
c |
|
I |
干燥的有色布条 |
湿润的有色布条 |
湿润的有色布条 |
Ⅱ |
碱石灰 |
浓硫酸 |
无水氯化钙 |
Ⅲ |
湿润的有色布条 |
干燥的有色布条 |
干燥的有色布条 |
(4)设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性。当向D中缓缓通入足量氯气时,可以看到无色溶液逐渐变为红棕色,说明氯的非金属性大于溴。打开活塞,将D中的少量溶液加入E中,振荡E,观察到的现象是________________________________。该现象________(填“能”或“不能”)说明溴的非金属性强于碘。
某研究性学习小组在网上收集到如下信息:钾、钙、钠、镁等活泼金属都能在CO2气体中燃烧。他们对钠在CO2气体中燃烧后的产物中的白色物质进行了如下探究:
[实验]将燃烧的钠迅速伸入装满CO2的集气瓶中,钠在其中继续燃烧,反应后冷却,瓶底附着黑色颗粒,瓶壁上粘附着白色物质。
[提出假设]
假设1:白色物质是Na2O。
假设2:白色物质是Na2CO3。
假设3:白色物质是Na2O和Na2CO3的混合物。
[设计实验方案验证假设]该小组对燃烧后的白色产物进行如下探究:
实验 方案 |
实验操作 |
实验 现象 |
结论 |
方案1 |
取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入无色酚酞试液 |
溶液变 成红色 |
白色物质为Na2O |
方案2 |
①取少量白色物质于试管中,加入适量水,振荡,样品全部溶于水,向其中加入过量的CaCl2溶液 |
出现白 色沉淀 |
|
②静置片刻,取上层清液于试管中,滴加无色酚酞试液 |
无明显现象 |
(1)甲同学认为方案1得到的结论不正确,其理由是____________________。
(2)乙同学认为方案2得到的结论正确,白色物质为____________________。
(3)通过方案1和方案2的实验,你认为上述三个假设中,________成立。
(4)钠在二氧化碳中燃烧的化学方程式为__________________________________________。
(5)丙同学认为白色物质有可能是氢氧化钠。你是否同意丙同学的观点,并简述理由:______________、
________________________________________________________。
某氮肥NH4HCO3中混有少量(NH4)2CO3,现采用下列方案测定该氮肥中(NH4)2CO3的质量分数:称取5.7 g上述样品与2.0 mol/L NaOH溶液混合,完全溶解后,低温加热使其充分反应(该温度下铵盐不分解),并使生成的氨气全部被硫酸吸收,测得氨气的质量与所用NaOH溶液体积的关系如图所示:
(1)A点前样品与NaOH反应的离子方程式为__________________________________
(2)为使生成的氨气被硫酸吸收时不发生倒吸,可以选用下列装置中的________。
(3)样品中(NH4)2CO3的质量分数是________%(保留一位小数)。
现有铁、碳两种元素组成的合金,某实验小组为了研究该合金的性质并测定该合金中碳的质量分数,设计了如下实验方案和实验装置:
Ⅰ.探究该合金的某些性质:
(1)取a g合金粉末放入蒸馏烧瓶,并加入足量浓硫酸,A、B中均无明显现象,原因是_________________________________________________________________。
(2)点燃酒精灯一段时间后,A中剧烈反应,请写出A中反应的化学方程式:________________________________________。
(3)在盛有BaCl2溶液的C试管中,除了导管口有气泡外,无其他明显现象,若将其分成两份,分别滴加下列溶液,将产生沉淀的化学式填入下表相应的位置。
滴加的溶液 |
氯水 |
氨水 |
沉淀的化学式 |
Ⅱ.测定样品中碳的质量分数:
(4)装置F的作用是_______________________________________________________。
(5)反应结束后,若U形管E增重m g,则合金中碳的质量分数为________(用含m和a的式子表示)。若没有装置D,会使合金中碳的质量分数______ (填偏高、偏低、无影响)
(6)若将SO2气体通入含有n mol Na2S的溶液中,溶液中出现黄色浑浊,试分析该溶液最多能吸收SO2气体________mol(不考虑溶解的SO2)。