(12分)铝热反应是铝的一个重要性质。某校化学兴趣小组同学为了克服传统铝热反应纸漏斗易燃烧,火星四射等缺点,将实脸改成以下装置,取磁性氧化铁在如图A实验进行铝热反应,冷却后补到“铁块”混合物.
(1)实验中可以用蔗糖和浓硫酸代替镁条作引火剂,共原因是 。
(2)该铝热反应的化学方程式为 。
(3)取反应后的“铁块”研碎取样称量,加入如图B装置,滴入足量NaOH溶液充分反应,测量生成气休体积以测量样品中残留铝的百分含量.试回答下列问题:
①量气管的量具部分是一个中学实验常见量具改装而成,该仪器的名称为 。
②量气管在读数时必须进行的步骤是 。
③取1g样品进行上述实验,共收集到44.8mL气体(换算成标准状况下),则铝的百分含量为 。
④装置中分液漏斗上端和烧瓶用橡胶管连通,除了可以平衡压强让液体顺利滴入试管之外,还可以起到降低实验误差的作用。如果装置没有橡胶管,测出铝的百分含量将会 (填“偏大”或“偏小”)。
已知Fe(NO3)2受热分解产物为金属氧化物、NO2和O2,请完成表格内容并回答相关问题:
(1)对固体产物中Fe化合价的猜想:
猜想一:只显+2价猜想二:只显+3价;猜想三:。
(2)为证明猜想二通过完成下表加以验证。供选试剂有:0.01 mol/L 酸性KMnO4溶液、0.1 mol/L H2SO4溶液、3%H2O2溶液、0.1 mol/LKSCN溶液、蒸馏水。(仪器自添)
实验操作 |
现象 |
目的或结论 |
步骤1:取适量上述热分解后的固体于试管中,加入0.1 mol/L H2SO4溶液使其充分溶解,将上层清液分加到A、B两支试管中 |
溶解固体产物 |
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步骤2: |
溶液中含有Fe3+ |
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步骤3: |
溶液中不含 Fe2+ |
经验证,猜想二正确,请写出Fe(NO3)2热分解的化学方程式。
(3)某同学将带火星的木条伸入该分解反应产生的气体中,木条复燃,由此他得出“NO2能支持燃烧的结论”。请你判断该结论是否正确?并说明理由。
碘是人体必需的微量元素之一,有“智力元素”之称。食用加碘食盐可预防碘缺乏病。查阅资料知:①在酸性条件下,I—能被NO3-离子氧化成IO3-离子,被H2O2或O2等氧化成I2;②IO3-离子能被HSO3-离子还原成I2。
请你利用实验室常用仪器和下列限选试剂,依次研究某食盐样品中所加碘的存在形式是I2、I-、IO3-中的哪一种。
限选试剂如下:1.0 mol•L-1HNO3溶液、1.0 mol•L-1 H2SO4溶液、1.0 mol•L-1NaHSO3溶液、3% H2O2溶液、1%淀粉溶液、蒸馏水
Ⅰ.提出假设
假设1:该食盐样品中含I2 ;
假设2:该食盐样品中含I—
假设3:。
Ⅱ.设计方案与实验探究
将适量食盐样品溶于蒸馏水制成溶液,请按要求填写下表
实验步骤 |
预期现象与结论 |
步骤1:取少量上述溶液注入试管中,滴入几滴淀粉溶液振荡。 |
若溶液显,则假设1成立;否则,假设1不成立,再进行步骤2 |
步骤2: |
若溶液显蓝色,则假设2成立,反应的离子方程式为;否则,假设2不成立,再进行步骤3 |
步骤3: |
Ⅲ.问题与思考
纯的KIO3或KI都可以作为食用加碘盐中碘的来源。从化学角度来看,试验中添加(填“KIO3”或“KI”)更好;理由是。
MgSO4•7H2O在医药上常用做泻药,工业上可用氯碱工业中的一次盐泥为原料生产。已知一次盐泥中含有镁、钙、铁、铝、锰的硅酸盐和碳酸盐等成分。其主要工艺如下:
用H2SO4调节溶液PH至1~2,H2SO4作用是 。
(2)加NaClO溶液至PH=5~6并加热煮沸5~10分钟,沉淀2中主要含有MnO2和另外两种难溶物,这两种难溶物的化学式分别为、;其中NaClO溶液将MnSO4转化为MnO2的离子方程式为 。
(3)检验滤液Ⅱ中是否含有Fe3+的实验方法是。
(4)“操作X”是将溶液、、过滤洗涤,即得到MgSO4•7H2O晶体。
(5)准确称量制得的样品5g,用200mL水溶解,加入2 mol•L—1的盐酸5mL,在不断搅拌下滴加足量2 mol•L—1 BaCl2溶液,充分反应后,得沉淀4.46g,则样品纯度为。
三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。该小组同学查阅资料知,固体产物中铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3,产生的气体中含有CO、CO2。
请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:①蒸馏水②3%H2O2溶液③氧化铜④1.0mol/L盐酸⑤浓硫酸⑥1.0mol/LNaOH溶液⑦澄清石灰水⑧0.5 mol/LCuSO4溶液⑨2%KSCN溶液⑩苯酚溶液
I.若用一套连续实验装置检验气体产物中CO的存在,并验证检验过程中有CO2生成,应选用的试剂为(按先后顺序把所选试剂的标号填入空格内)。
Ⅱ.探究固体产物中铁元素的存在形式。
(1)提出合理假设
假设1:只有Fe;
假设2:只有FeO;
假设3:
(2)设计实验方案并实验验证
步骤1:取适量固体产物于试管中,加入足量蒸馏水溶解,过滤分离出不溶固体。
步骤2:取少量上述不溶固体放人试管中,加入足量溶液,充分振荡。若固体无明显变化,则假设成立;若有暗红色固体生成,则反应的离子方程式为。
步骤3:取步骤2所得暗红色固体于试管中,滴加过量,振荡后静置。若溶液基本无色,则假设成立;若溶液呈,则假设3成立。
(3)问题讨论
若固体产物中FeO含量较少,用步骤3方法难以确定。请你设计实验方案证明假设3成立(写出实验的操作步骤、现象与结论):
Ⅲ.拓展与延伸
有资料介绍“在含Fe2+的溶液中,先滴加少量新制饱和氯水,然后滴加KSCN溶液,溶液呈红色;若再滴加过量氯水,却发现红色褪去”。假设溶液中的+3价铁还能被氯水氧化为更高价的FeO42-”,试写出该反应的离子方程式。
草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)呈淡黄色。某课题组为探究草酸业铁晶体的化学性质,进行了一系列实验探究。
(1)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液,振荡,发现溶液颜色逐渐变为棕黄色,并检测到二氧化碳气体生成。这说明草酸亚铁晶体具有(填“氧化性”、“还原性”或“碱性”)。若反应中消耗1 mol FeC2O4·2H2O,则参加反应的KMnO4为mol。
(2)资料表明:在密闭容器中加热到一定温度时,草酸亚铁晶体可完全分解,生成几种氧化物,残留物为黑色固体。课题组根据课本上所介绍的铁的氧化物的性质,对黑色固体的组成提出如下假设,请你完成假设二和假设三:
假设一:全部是FeO
假设二:
假设三:
(3)为验证上述假设一是否成立,课题组进行如下研究。
【定性研究】请你完成下表中内容。
实验步骤(不要求写出具体操作过程) |
预期实验现象和结论 |
取少量黑色固体, |
【定量研究】课题组在文献中查阅到,FeC2O4·2H2O受热分解时,固体质量随温度变化的曲线如下图所示,写出加热到400℃时,FeC2O4·2H2O晶体受热分解的化学方程式为:。
根据图象,如有1.0 g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热,最终残留黑色固体的质量大于0.4 g。某同学由此得出结论:假设一不成立。你是否同意该同学的结论,并简述理由: