某兴趣小组用废铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备磁性Fe3O4纳米材料的流程示意图如下:Fe 已知:R=,步骤⑤中,相同条件下测得Fe3O4的产
题型:不详难度:来源:
某兴趣小组用废铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备磁性Fe3O4纳米材料的流程示意图如下: 已知:R=,步骤⑤中,相同条件下测得Fe3O4的产率与R的关系如图所示。
(1)步骤②中,主要反应的离子方程式是______。 (2)已知:Fe3+在pH=2.8时沉淀完全; Fe2+在pH=6.3时开始沉淀,在pH=8.3时沉淀完全。 步骤③中,用NaOH溶液调pH至9,原因是______。 (3)浊液D中铁元素以FeOOH形式存在。步骤④中,反应的化学方程式是______。 (4)下列说法正确的是______(选填字母)。 a.步骤④中,当反应完成后需再加热一段时间 b.步骤⑤中,反应过程中需要不断补充碱液 c.步骤⑤恰好反应时,n(FeOOH)/n(Fe2+)="2:1" d.当n(浊液D中FeOOH)/n(滤液B中的铁元素)=4/7时,Fe3O4的产率最高 |
答案
(1)2Fe3++Fe=3Fe2+ (2)使亚铁离子沉淀完全 (3)2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O (4)a b c |
解析
试题分析:(1)滤液A中含有Fe3+,加入Fe后发生反应:2Fe3++Fe=3Fe2+ (2)Fe2+在pH=8.3时沉淀完全,所以步骤③中,用NaOH溶液调pH至9,亚铁离子沉淀完全。 (3)浊液C含有Fe(OH)2,加入H2O2,发生氧化还原反应,生成FeOOH,化学方程式为:2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O。 (4)a、步骤④中,当反应完成后需再加热一段时间,可除去剩余的H2O2,正确;b、步骤⑤发生的反应为:2FeOOH+Fe2++2OH‾=Fe3O4+2H2O,消耗OH‾,所以需要不断补充碱液,正确;c、步骤⑤恰好反应时,生成Fe3O4,+3价的Fe与+2价的Fe物质的量之比为2:1,所以n(FeOOH)/n(Fe2+)=2:1,正确;d、根据图像可知,Fe3O4的产率最高时,+3价Fe与+2价Fe物质的量之比为1.75,所以当n(浊液D中FeOOH)/n(滤液B中的铁元素)=4/7时,Fe3O4的产率不是最高,错误。 |
举一反三
铁单质及其化合物在生活、生产中应用广泛。请回答: (1)钢铁在空气中发生吸氧腐蚀时,正极的电极反应是 。 (2)由于氧化性Fe3+>Cu2+氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂,反应的离子方程式是 。 (3)硫酸铁可作絮凝剂,常用于净水,其原理是 (用离子方程式表示)。在使用时发现硫酸铁不能将酸性废水中的悬浮物沉降除去,其原因是 。 (4)磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一,其原理是Fe3O4十4CO3Fe+4CO2,若有1.5 mol Fe3O4参加反应,转移电子的物质的量是 。 (5)下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是 (填字母)。
| 陈述Ⅰ
| 陈述Ⅱ
| 判断
| A
| 铁是地壳中含量最高的金属元素
| 铁是人类最早使用的金属材料
| Ⅰ对;Ⅱ对;有
| B
| 常温下铁与稀硫酸反应生成氢气
| 一定温度下氢气能还原氧化铁得到铁
| Ⅰ对;Ⅱ对;无
| C
| 铁属于过渡元素
| 铁和铁的某些化合物可用作催化剂
| Ⅰ错;Ⅱ对;无
| D
| 在空气中铁表面形成致密氧化膜
| 铁不能与氧气反应
| Ⅰ对;Ⅱ对;有
| |
FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。 经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:
①检查装置的气密性; ②通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气; ③用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成 ④ …… ⑤体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封 请回答下列问题: (1)写出FeCl3溶液吸收有毒的H2S的离子方程式为 (2)第③步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A的右端。要使沉积得FeCl3进入收集器,第④步操作是 (3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号) (4)装置B中的冷水作用为 ;装置C的名称为 ;装置D中FeCl2全部反应完后,因为失去吸收Cl2的作用而失效,从下面选出检验FeCl2是否完全失效的试剂:___ A.氢氧化钠溶液 | B.酸性高锰酸钾溶液 | C.硫氰化钾溶液 | D.氨水 | (5)在虚线框内画出尾气吸收装置E并注明试剂。 |
由于氢氧化亚铁在空气中能迅速被氧气氧化成氢氧化铁,因此要观察到氢氧化亚铁的颜色往往较为困难。某研究性学习小组的同学经过讨论后,设计出了三套能较长时间观察Fe(OH)2沉淀颜色的装置,如图。
1.根据装置①,要想达到实验目的,应先挤胶头滴管_______(填“A”或“B”) 2.利用装置②,所用试剂为NaOH溶液、铁屑、稀硫酸, (1)试管A中加入的试剂是_________试管B中加入的试剂是_______ (2)为了制得Fe(OH)2白色沉淀,现准备进行如下操作:先向试管A和B中加入试剂,然后_____(“打开”或“关闭”)止水夹,塞紧塞子,接下来的实验步骤是____________________ 3.装置③时利用电解原理来达到实验目的的。 (1)电极材料是铁棒(Fe)和碳棒(C),A极应为_______(填材料的元素符号) (2)电解质溶液可选用__________(填选项序号) A.NaCl溶液 B.CuSO4溶液 C.Na2SO4溶液 D.NaOH溶液 (3)该实验准备选用一种有机物来起到隔绝空气的作用,该有机物可以是__________ |
某化学研究性学习小组设计实验探究铜的常见化学性质,过程设计如下。 提出猜想 问题1:在周期表中,铜与铝的位置很接近,铜不如铝活泼,氢氧化铝具有两性,氢氧化铜也有两性吗? 问题2:铁和铜都有变价,一般情况下,正二价铁的稳定性小于正三价的铁,正一价铜的稳定性也小于正二价的铜吗? 问题3:氧化铜有氧化性,能被H2、CO还原,它也能被氮的某种气态氢化物还原吗? 实验探究 Ⅰ. 解决问题1 (1)需用到的药品除1 mol·L-1CuSO4溶液、稀硫酸外还需 (填试剂的化学式)溶液。 (2)用胆矾晶体配制1 mol·L-1CuSO4溶液250 mL,选用的仪器除烧杯、托盘天平、药匙、玻璃棒、胶头滴管外,还有 (填仪器名称)。 (3)为达到实验目的,你认为应进行哪些相关实验? 实验内容和步骤:① ;② 。 Ⅱ. 解决问题2 取一定量制得的氢氧化铜固体,于坩埚中灼烧,当温度达到80~100℃得到黑色固体粉末;继续加热至1000℃以上,黑色粉末全部变成红色粉末氧化亚铜;取适量红色氧化亚铜粉末于洁净试管中,加入过量的稀硫酸(或盐酸),得到蓝色溶液,同时观察到试管底部还有红色固体存在。根据以上实验现象回答问题。 (1)写出氧化亚铜与稀硫酸(或盐酸)反应的离子方程式: , (2)从实验Ⅱ可得出的结论是 。 Ⅲ. 解决问题3 设计如下装置(夹持装置未画出):
当氮的某种气态氢化物(X)缓缓通过灼热的氧化铜时,观察到氧化铜由黑色变成了红色,无水硫酸铜变成蓝色,生成物中还有一种无污染的气体Y;将X通入灼热的CuO燃烧管完全反应后,消耗0.01 mol X,测得B装置增重0.36 g,并收集到0.28 g单质气体Y。 (1)X气体的摩尔质量是 。 (2)C中发生反应的化学方程式为 。 |
我国从澳大利亚进口的某高炉生铁(用A表示)的成分如下(其余是铁):
C
| Si
| Mn
| P
| S
| 4.070%
| 2.900%
| 0.495%
| 0.165%
| 0.010%
| (1)称取100.000g A经过一系列处理(最后一步是在空气中灼烧)后,锰全部转变为某种氧化物,其质量为0.687g,则其化学式为 。 (2)磷肥的肥效以相当含P2O5多少来表示。炼钢时,P元素形成炉渣Ca3(PO4)2,后者再与浓硫酸反应制得普通过磷酸钙[即普钙,成分是CaSO4、Ca(H2PO4)2和少量其它杂质]。若某普钙中Ca(H2PO4)2的质量分数为45.25%,则含P2O5的质量分数至少是 %。 (3)锰的质量分数为30%的高锰钢有很好的性能,可制作火车车轮。将A冶炼成含碳0.4%、含锰30%的高锰钢(设铁无损耗,其它杂质已除去,可补充锰),则100吨A可制得高锰钢 吨。 (4)某炼钢厂的烟尘成分和质量分数如下表:
| FeO
| Fe2O3
| CaO
| 烟尘煅烧前(%)
| 86.40
| 4.00
| 9.60
| 为了减少烟尘的排放,将烟尘与CO混合后在空气中煅烧,得到铁的氧化物和CaO的烧结物,其中CaO的质量分数为8.92%(金属元素无损耗),烧结物分离出CaO后,若铁的氧化物中只有两种物质组成,则铁的氧化物的组成和物质的量之比如何? |
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