活性Fe3O4为黑色固体,有磁性,其不溶于水、碱和酒精、乙醚等有机溶剂中, Fe3O4在潮湿的空气中或高温下易被O2氧化。工业上利用锈蚀废铁为原料,利用共沉淀法
题型:不详难度:来源:
活性Fe3O4为黑色固体,有磁性,其不溶于水、碱和酒精、乙醚等有机溶剂中, Fe3O4在潮湿的空气中或高温下易被O2氧化。工业上利用锈蚀废铁为原料,利用共沉淀法制备活性Fe3O4(或写为FeO·Fe2O3)的流程如下:
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112010819-93289.png) (1)在制备过程中将块状固体原料粉碎磨成粉末,作用是 。 (2)设计合理的实验方案证明Fe3O4与盐酸反应的产物中含有Fe2+、Fe3+,简述实验操作步骤和实验现象 。 (可供选择的试剂:KSCN溶液、还原铁粉、氯水、酸性高锰酸钾溶液) (3)假如在反应池中几乎没有气体产生,在合成池里所有铁元素转化为Fe3O4,则根据相关反应可知,配料中心很可能使混合物中的Fe2O3与Fe物质的量之比接近于 。 (4)在一次制备Fe3O4的实验中,由于配料中心反应物比例控制不当,获得了另一种产品FexOy。取一定量该产品溶于足量盐酸中,还需通入标准状况下224 mLCl2才能把溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+,然后把所得溶液滴加足量NaOH溶液,将沉淀过滤、洗涤、蒸干,灼烧至恒重,得8 g固体。计算该产品的化学式。(请写出计算过程) |
答案
(1)有利于加快反应池中反应速率 (2)取2份待检液,其中一份待检液滴入KSCN溶液,若显示血红色则含有Fe3+,再向另一份待检液滴入酸性高锰酸钾溶液,若紫红色褪去则含有Fe3+ (3)4:1(3分) (4) Fe5O7或FeO·2Fe2O3(5分)除标示外,其余每空2分 |
解析
试题分析:(1)在制备过程中将块状固体原料粉碎磨成粉末,作用是增大反应物的接触面积,有利于加快反应池中反应速率 。(2)由于Fe3O4不溶于水但能溶于酸,如与盐酸反应的产物中含有Fe2+、Fe3+,可分别对两种离子进行检验,根据提供的试剂方法如下:取2份待检液,其中一份待检液滴入KSCN溶液,若显示血红色则含有Fe3+,再向另一份待检液滴入酸性高锰酸钾溶液,若紫红色褪去则含有Fe3+。(3)没有气体产生,说明铁刚好使三价铁转化为二价铁,由于在1molFe3O4中可以认为有二价的氧化亚铁和三价的三氧化铁各1mol,设Fe为Xmol,Fe2O3为ymol,生成1molFe3O4,根据Fe+2Fe3+=3Fe2+则有:X+2Y=3,3X=1,解得X=1/3;Y=4/3,故铁和三氧化铁的物质的量为1:4。(4)在一次制备Fe3O4的实验中,由于配料中心反应物比例控制不当,获得了另一种产品FexOy。取一定量该产品溶于足量盐酸中,还需通入标准状况下224 mLCl2才能把溶液中的Fe2+全部氧化为Fe3+,然后把所得溶液滴加足量NaOH溶液,将沉淀过滤、洗涤、蒸干,灼烧至恒重,得8 g固体。计算该产品的化学式。(请写出计算过程) 根据2Fe2++Cl2=2Fe3+ +2 Cl-,由224 mLCl2可知氯气的物质的量为0.01mol,Fe2+为0.02mol。得到8 g固体为三氧化二铁,物质的量为0.05mol,则Fe3+为0.03mol,故化学式为Fe10O13或4FeO·3Fe2O3。 |
举一反三
现代社会中铜在不同领域有广泛的应用。某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石(SiO2),现采用酸浸法从矿石中提取铜,其工艺流程图如下。其中铜的萃取(铜从水层进入有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进入水层的过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112010817-67756.png) 已知:反萃取后的水层2是硫酸铜溶液。回答下列问题: (1)矿石用稀硫酸处理过程中发生多步反应,除了发生Cu2O+2H+=Cu2++Cu+H2O和Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O反应外,其它反应的离子方程式为____________________________________________。 (2)检验滤液中是否含有Fe3+的方法是____________________________________________________。 (3)“循环I”经多次循环后的水层1不能继续循环使用,但可分离出一种重要的硫酸盐,若水层1暴露在空气中一段时间后,可以得到另一种重要的硫酸盐,写出水层l暴露在空气中发生反应的离子方程式________ _____________。 (4)写出电解过程中阳极(惰性电极)发生反应的电极反应式 __________________。 (5)“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分的化学式是________________。 (6) 黄铜矿(主要成分CuFeS2)是提取铜的主要原料,可采用火法溶炼工艺生产铜,该工艺的中间过程会发生反应:Cu2S+2Cu2O=6Cu+SO2↑。该反应中,_______ (填化学式)作还原剂,每生成1mol Cu,反应中转移电子的物质的量为____________。 |
在制作印刷电路板的过程中常利用FeCl3溶液与Cu反应,其反应方程式为: 2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2。现向FeCl3溶液中加入a g Cu粉,完全溶解后,再加入b g Fe粉,充分反应后尚有c g残余固体。若c<a,则下列说法正确的是A.残余固体全部是Cu | B.残余固体可能为Fe和Cu的混合物 | C.最后得到的溶液可能含有Fe3+ | D.残余固体是Fe,溶液中一定不含Cu2+ |
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红热的铁能与水蒸气反应,有氢气生成,现用如图所示装置进行铁在高温下与水蒸气反应的实验,并用简单的方法收集、检验生成的氢气。请回答下列问题: (1)写出铁在高温下与水蒸气反应的化学方程式: 。 (2)干燥管C内盛放的药品是 和 (填化学式)。干燥管的 (填“m”或“n”)端与g导管相连接。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112010804-36594.jpg) (3)在D处画出用试管收集氢气的装置图(所需其他仪器自行选择)。 (4)怎样用简单的方法检验收集到的气体是氢气,简述实验操作步骤和现象 。 |
某校化学兴趣小组为探究铁与浓硫酸的反应,设计了图1、图2所示装置进行实验。
![](http://img.shitiku.com.cn/uploads/allimg/20200112/20200112010756-81359.png) (1)能说明有SO2气体产生的实验现象是 。 (2)图2中导气管e的主要作用为 。 (3)上述装置中图2中的NaOH溶液能吸收SO2尾气,防止污染,如将其更换为酸性KMnO4溶液,同样可以达到目的,试写出酸性KMnO4溶液与SO2反应的化学方程式: 。 (4)对比两套实验装置,不难发现图2装置除了能更好的吸收有毒气体SO2防止其污染环境外,还有一个非常明显的优点,你认为是 。 (5)反应一段时间后停止反应,待冷却后用胶头滴管吸取A试管中的溶液滴入到适量水中作为试样,试样中所含金属离子的成分有以下三种可能: Ⅰ:只含有Fe3+;Ⅱ:只含有Fe2+; Ⅲ:既有Fe3+又有Fe2+。 为确认溶液的成分,选用如下试剂:A.稀HCl溶液 | B.稀硫酸 | C.KSCN溶液 | D.酸性KMnO4溶液 | E.NaOH溶液 F.H2O2溶液 试完成下列相关的实验探究:
实验步骤
| 实验现象及结论
| 1、取一支洁净的试管,滴加1-2mL的试样溶液,再向试管中滴加几滴KSCN溶液
| (1) ,则说明Ⅱ成立。 (2) ,则说明溶液中存在Fe3+,则Ⅰ或Ⅲ成立。
| 2、
| 。
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Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知:在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论,他做了如下实验:
实验步骤
| 实验操作
| Ⅰ
| 取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中,高温煅烧至质量不再减轻,冷却至室温
| Ⅱ
| 取少量实验步骤I所得固体放于一洁净的试管中,用足量的稀硫酸溶解
| Ⅲ
| 向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红
| 由此甲同学得出结论:4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2 (1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式__________________________________。 (2)乙同学提出了不同的看法:煅烧产物可能是Fe3O4,因为Fe3O4也可以溶于硫酸,且所得溶液中也含有Fe3+。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进:检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2+。他需要选择的试剂是____________(填序号)。 a.氯水 b.氯水+KSCN溶液 c.K3[Fe(CN)6](铁氰化钾溶液) (3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象,也不能确定煅烧产物的成分。你认为丙同学持此看法的理由是____________。 (4)丙同学进一步查阅资料得知,煅烧FeCO3的产物中的确含有+2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法:先向FeCO3中依次加入试剂:稀硫酸、________ (填试剂名称)和氨水;再_________(填操作名称),灼烧,即可得到Fe2O3。 (5)工业上用氧化还原滴定法测菱铁矿中FeCO3的质量分数,通过控制样品的质量,使滴定时消耗KMnO4溶液体积为c mL,对应菱铁矿中FeCO3的质量分数为c%,可以简化计算。某同学取含FeCO3 c%的菱铁矿a g,用足量稀硫酸溶解后,再用0.0 200 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定(KMnO4被还原成Mn2+),最终消耗KMnO4溶液c mL。假定矿石中无其他还原性物质,则所取菱铁矿的质量a=__________g。(FeCO3的摩尔质量为116 g·mol-1) |
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