某化学兴趣小组的同学为探究Fe(NO3)2等硝酸盐热分解产物和产物的性质,他们开展了如下探究性学习。
I.查阅资料,获取了相关知识信息:
金属的活泼性不同,其硝酸盐分解产物不同,依据金属活动顺序表:
(1)K→Na等活泼金属的硝酸盐分解生成亚硝酸盐和氧气,如:2NaNO32NaNO2+O2↑;
(2)Mg→Cu等较活泼金属的硝酸盐分解生成氧化物、NO2和O2,如:2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑;
(3)Hg以后不活泼金属的硝酸盐分解生成金属、NO2和O2,如:2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑.
Ⅱ.实验探究,在实验的基础上得到相关结论:
【实验一】探究Fe(NO3)2热分解固体产物中Fe元素的价态.该小组甲同学将Fe(NO3)2热分解固体产物溶于足量的稀H2SO4得到相应两份溶液,进行以下探究实验.
(1)提出猜想:猜想一:Fe元素只显+2价;
猜想二:Fe元素只显+3价;
猜想三:Fe元素既有+2价又有+3价。
(2)实验操作:①向一份溶液中滴入KSCN溶液;②向另一份溶液中滴入___________溶液。
(3)实验现象:实验①_________;实验②溶液不褪色。
(4)实验结论:猜想二成立,Fe(NO3)2分解的化学方程式是______________________。
【实验二】探究Fe(NO3)2热分解气体产物的性质.小组乙、丙同学进行了如图所示的实验(收集时操作恰当,几乎没有空气):
实验步骤:①连接仪器;②检查装置气密性;③取一定质量Fe(NO3)2装于大试管中,并重新连接好仪器;④加热;⑤…
(1)乙同学使用Ⅰ装置收集气体,恰好收集到27mL红棕色气体。
(2)丙同学取等质量的Fe(NO3)2同样条件下热分解,并使用Ⅱ装置收集气体产物,可收集到_____ mL气体。【实验三】探究固体混合物的组成和特征.
(1)小组丁同学取KNO3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2的混合粉末充分加热后用排水法未收集到任何气体,则KNO3、Cu(NO3)2、Fe(NO3)2的物质的量之比可能是________(填字母序号)。
A.1:2:3 | B.l:2:2 | C.2:1:3 | D.3:8:5 |
(2)若取按上述比例混合的固体硝酸盐1mol溶于200mL 3mol•L-1的硫酸中,再向溶液中加入铜片,可溶解的铜的最大质量为__________g。
文献资料显示某地区的酸雨主要为硫酸型和盐酸型酸雨。某兴趣小组对酸雨进行实验研究:
(1) 提出合理的假设:该酸雨中的溶质除H2SO4、HCl外,该小组同学根据硫酸型酸雨的形成过程,预测主要溶质还一定有。
(2) 设计实验方案验证以上假设。在答题卡上写出实验步骤、预期现象和结论。
限选试剂及仪器:盐酸、硝酸、BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液、AgNO3溶液、紫色石蕊试液、品红溶液、烧杯、试管、胶头滴管。
实验步骤 |
预期现象和结论 |
步骤1:取适量酸雨于A、B两支洁净试管中,待用。 |
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步骤2:往A试管中加入过量的Ba(OH)2溶液,静置,过滤。 |
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步骤3:取少量步骤2得到的滤渣加入足量的盐酸。 |
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步骤4:取少量步骤2得到的的滤液,加入 。 |
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步骤5:往B试管中加入 。 |
某化学研究性学习小组探讨Fe3+和之间发生怎样的反应,请你一起参与并协助他们完成实验。(1)提出猜想:
甲同学认为发生氧化还原反应,其反应方程式为____________________________________。
乙同学认为发生双水解反应,其反应方程式为2Fe3++3+6H2O===2Fe(OH)3(胶体)+3H2SO3。
……
(2)实验验证:
丙同学设计了下列实验来探究反应的可能性。
①为了检验所用Na2SO3是否变质,应选用的试剂是________。
②取5 mL FeCl3溶液于试管中,逐滴加入Na2SO3溶液至过量,观察到溶液颜色由黄色变为红棕色(无气泡产生,也无沉淀生成)。
③将②溶液分成两等份,其中一份加入稀盐酸至过量,再加入BaCl2稀溶液,有白色沉淀生成;另一份滴入几滴KSCN溶液,溶液变成血红色。
(3)得出结论:
①根据丙同学的实验得出的结论是:____________________________。
②实验③中溶液变成血红色的有关离子方程式为________________________。
(4)拓展探究:
①丁同学在FeCl3溶液中加入Na2CO3溶液,观察到红褐色沉淀并且产生无色气体,该反应的离子方程式是__________________________。
②从形式上看,Na2CO3和Na2SO3相似,但是从上述实验中可以看到,两者的水溶液与氯化铁溶液反应的现象差别很大,其可能的原因除水解能力较
小外,还有________。
电子垃圾的回收和利用是保护环境也是节省资源的重要课题。某研究小组从电子垃圾中回收得到金属废料,设计了如图实验方案,用含有铝、铁和铜的废料制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO4·7H2O)和胆矾晶体等工业原料。
请回答:
(1)步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均需进行的实验操作是________。
(2)溶液A中的离子主要有________;试剂X是________。
(3)溶液D的主要成分是 ;要从溶液D中得到溶质D采取的方法是 。
(4)进行步骤Ⅱ时,该小组用如图所示装置及试剂将制得的CO2气体通入溶液A中。一段时间后,观察到烧杯中产生的白色沉淀逐渐减少,其原因是____________________(用离子方程式表示);为了避免固体C减少,根据下图所示,改进的措施是________________________。
(5)从环境保护角度考虑,用固体F制备CuSO4溶液的化学方程式是________________________________。
三氯化铁熔点282 ℃、沸点315 ℃,能吸收空气里的水分而潮解。它可广泛用于污水处理、电子工业、印染业、建筑业,某化学实验小组的同学欲用下列仪器制备FeCl3固体。
(1)写出制备氯气时的离子方程式_______________________
(2)所选用的仪器连接顺序(填写接口字母)为___________n→d__________
(3)实验过程中,给A、B仪器加热的顺序为_____________________,这样操作的目的是_______________,可作为点燃B处酒精灯的实验标志是_________________;
若C可以用D代替,则使用C的目的是______________________。若缺少此类装置,此B中可能发生的另一个反应的方程式为________________________。
(4)有同学认为,若不使用E装置,则B中会有FeCl2生成,请设计一个实验确定此观点是否正确________________________________________________________________。
某化学兴趣小组在实验室在利用废铜屑(含碳粉、铁屑、铁锈等)制取硫酸铜,实验流程如下:
⑴废铜屑灼烧的目的是 。
⑵写出加入双氧水时发生反应的离子方程式 。
⑶试剂a可以是 ,溶液pH应控制在 范围之间。操作b的名称是 。
已知:
离子 |
开始沉淀时的pH |
完全沉淀时的pH |
Fe2+ |
7.5 |
14 |
Fe3+ |
1.4 |
3.7 |
Cu2+ |
6.0 |
13 |
⑷在硫酸铜溶液中,各种离子浓度由大到小的顺序是 。向硫酸铜溶液中加入氨水,当Cu2+浓度小于2.2×10-4 mol·L-1时,溶液的pH至少是 。(已知Cu(OH)2的溶度积常数Ksp=2.2×10-20)
⑸工业上通常用FeS除去废水中的Cu2+,写出该沉淀转化离子方程式 。