10.實驗室采用簡易裝置模擬演示工業(yè)煉鐵原理.實驗裝置圖和實驗步驟如下:

①按如圖連接好裝置,檢查裝置氣密性.
②稱取適量Fe2O3于石英試管中,點燃I處酒精燈,緩慢滴入甲酸.
③在完成某項操作后,點燃另外兩處酒精燈.
④30min后熄滅酒精燈,關(guān)閉彈簧夾.
⑤待產(chǎn)物冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物.
⑥采用如上方法分別收集帶金屬網(wǎng)罩酒精燈(金屬網(wǎng)罩可以集中火焰、提高溫度)和酒精噴燈加熱的產(chǎn)物.請回答下列問題:
(1)制備CO的原理是利用甲酸(HCOOH)在濃硫酸加熱條件下分解,盛放甲酸的儀器名稱為分液漏斗,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為HCOOH $→_{△}^{濃硫酸}$CO↑+H2O.
(2)實驗步驟③“某項操作”是指檢驗CO純度.
(3)實驗步驟④熄滅酒精燈的順序為Ⅲ、I、II.(用“I”、“Ⅱ”、“Ⅲ”表示)
(4)通過查資料獲取如下信息:
I.酒精燈平均溫度為600℃;加網(wǎng)罩酒精燈平均溫度為700℃,酒精噴燈平均溫度為930℃.
Ⅱ.資料指出當反應(yīng)溫度高于710℃時,F(xiàn)e能穩(wěn)定存在,在680~710℃之間時,F(xiàn)eO能穩(wěn)定存在,低于680℃,則主要是Fe3O4.試分析酒精燈加熱條件下生成Fe的原因:長時間集中加熱使局部溫度達到還原生成鐵所需要的溫度.
(5)已知FeO、Fe2O3、Fe3O4中氧元素的質(zhì)量分數(shù)分別為:22.2%、30%、27.6%.
利用儀器分析測出3種樣品所含元素種類和各元素的質(zhì)量分數(shù)如表:
加熱方式產(chǎn)物元素組成各元素的質(zhì)量分數(shù)%
FeO
酒精燈Fe和O74.5025.50
帶網(wǎng)罩酒精燈Fe和O76.4823.52
酒精噴燈Fe100.000.00
分析各元素的質(zhì)量分數(shù)可知前兩種加熱方式得到的產(chǎn)物為混合物,其中酒精燈加熱所得產(chǎn)物的組成最多有9種可能.
(6)通過進一步的儀器分析測出前兩種加熱方式得到的固體粉末成分均為Fe3O4和Fe,用酒精噴燈加熱得到的固體粉末成分為Fe.請計算利用酒精燈加熱方式所得混合物中Fe3O4和Fe的質(zhì)量比為12:1.(要求保留整數(shù)).

分析 ①按如圖連接好裝置,檢查裝置氣密性.
②稱取適量Fe2O3于石英試管中,點燃I處酒精燈,緩慢滴入甲酸.
③在完成檢驗CO純度操作后,點燃另外兩處酒精燈.
④30min后熄滅酒精燈,關(guān)閉彈簧夾.
⑤待產(chǎn)物冷卻至室溫后,收集產(chǎn)物.
⑥采用如上方法分別收集帶金屬網(wǎng)罩酒精燈(金屬網(wǎng)罩可以集中火焰、提高溫度)和酒精噴燈加熱的產(chǎn)物.
(1)根據(jù)裝置圖可知甲酸盛放在分液漏斗中;HCOOH分解生成CO和水;
(2)CO與氧氣混合加熱易爆炸,所以點燃前要檢驗純度;
(3)實驗結(jié)束后要等試管冷卻后才停止通一氧化碳,故先熄滅Ⅲ出酒精燈;應(yīng)最后熄滅II中酒精燈,目的是防止多余的一氧化碳進入空氣中污染環(huán)境;
(4)酒精燈的火焰平均600度,不可能達到鐵穩(wěn)定存在的溫度,但是,在實際操作過程中,由于受熱及散熱的問題,會出現(xiàn)局部溫度較高的現(xiàn)象;
(5)Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4中Fe元素的百分含量分別為100%、77.8%、70%、72.4%,結(jié)合表中的數(shù)據(jù)判斷物質(zhì)的組成;
(6)根據(jù)酒精燈加熱得到的產(chǎn)物為Fe3O4和Fe,且鐵元素的百分含量為74.50%,設(shè)Fe3O4的質(zhì)量為x,F(xiàn)e的質(zhì)量為y,則$\frac{x×\frac{168}{232}+y}{x+y}$×100%=74.50%,據(jù)此計算.

解答 解:(1)根據(jù)裝置圖可知甲酸盛放在分液漏斗中,則盛放甲酸的儀器名稱為分液漏斗;在濃硫酸加熱條件下,HCOOH分解可得CO,根據(jù)質(zhì)量守恒可知另一個產(chǎn)物為水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為HCOOH $→_{△}^{濃硫酸}$CO↑+H2O;
故答案為:分液漏斗;HCOOH $→_{△}^{濃硫酸}$CO↑+H2O;
(2)CO與氧氣混合加熱易爆炸,所以點燃前要檢驗純度,則實驗步驟③某項操作是指檢驗CO純度;
故答案為:檢驗CO純度;
(3)實驗結(jié)束后要等試管冷卻后才停止通一氧化碳,故先熄滅Ⅲ出酒精燈,是為了防止生成熱的鐵被空氣中的氧氣氧化;應(yīng)最后熄滅II中酒精燈,目的是防止多余的一氧化碳進入空氣中污染環(huán)境,故實驗步驟④熄滅酒精燈的順序為Ⅲ、I、II;
故答案為:Ⅲ、I、II;
(4)當反應(yīng)溫度高于710℃,F(xiàn)e能穩(wěn)定存在,酒精燈的火焰平均600度,不可能達到鐵穩(wěn)定存在的溫度,但是,在實際操作過程中,由于受熱及散熱的問題,長時間集中加熱會出現(xiàn)局部溫度較高的現(xiàn)象,達到還原生成鐵所需要的溫度,
故答案為:長時間集中加熱使局部溫度達到還原生成鐵所需要的溫度;
(5)Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4中Fe元素的百分含量分別為100%、77.8%、70%、72.4%,酒精燈加熱所得產(chǎn)物中Fe元素的百分含量為74.50%,混合物中至少有一個Fe元素含量大于74.50%,至少有一個Fe元素含量小于74.50%,故混合物中一定有Fe和FeO中的至少一種,也一定有Fe2O3和Fe3O4中的一種,
兩種物質(zhì)混合的有Fe和Fe2O3,F(xiàn)e和Fe3O4,F(xiàn)eO和Fe2O3,F(xiàn)eO和Fe3O4 共4種組合,
三種物質(zhì)混合的有Fe、Fe2O3和Fe3O4,F(xiàn)eO、Fe2O3和Fe3O4,F(xiàn)e2O3、Fe和FeO,F(xiàn)e3O4、Fe和FeO共4種組合,
四種物質(zhì)混合的有Fe、FeO、Fe2O3和e3O4只有1種,共9種組合;
故答案為:9;
(6)根據(jù)酒精燈加熱得到的產(chǎn)物為Fe3O4和Fe,且鐵元素的百分含量為74.50%,設(shè)Fe3O4的質(zhì)量為x,F(xiàn)e的質(zhì)量為y,則$\frac{x×\frac{168}{232}+y}{x+y}$×100%=74.50%,
解得:$\frac{x}{y}$=12:1;
故答案為:12.

點評 本題考查物質(zhì)的制備實驗、實驗方案設(shè)計、物質(zhì)含量的測定等,難度中等,明確實驗原理是解本題關(guān)鍵,根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析解答,注意元素化合物知識的積累和靈活運用.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

3.在標準狀態(tài)下,下列離子中Sm為0的是( 。
A.Na+B.Cu2+C.H+D.Cl-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實驗題

1.2-硝基-l,3-苯二酚由間苯二酚先磺化,再硝化,后去磺酸基生成.原理如下:

部分物質(zhì)的相關(guān)性質(zhì)如下:
 名稱 相對分子質(zhì)量 性狀 熔點 水溶性(常溫)
 間苯二酚 110 白色針狀晶體 110.7 易容
 2-硝基-1,3-苯二酚 155 桔紅色針狀晶體 87.8 難溶
制備過程如下:第一步:磺化.稱取 71.5g間苯二酚,碾成粉末放入燒瓶中,慢慢加入適量濃硫酸并不斷攪拌,控制溫度在一定范圍內(nèi) 15min(如圖 1).
第二步:硝化.待磺化反應(yīng)結(jié)束后將燒瓶置于冷水中,充分冷卻后加入“混酸”,控制溫度繼續(xù)攪拌 l 5min.

第三步:蒸餾.將硝化反應(yīng)混物的稀釋液轉(zhuǎn)移到圓底燒瓶 B中,然后用圖 2所示裝置進行水 蒸氣蒸餾.
請回答下列問題:
(1)實驗室中把問苯二酚碾成粉末需要的儀器是研缽.
(2)磺化步驟中控制溫度最合適的范圍為(填字母)B.
A.30℃~60℃B.60℃~65℃C.65℃~70℃D.70℃~100℃
(3)硝化步驟中制取“混酸”的具體操作是在錐形瓶中加適量的濃硝酸,在搖蕩下緩慢加入一定量的濃硫酸,冷卻.
(4)圖 2 中,燒瓶 A  中長玻璃管起穩(wěn)壓作用,既能防止裝置中壓強過大引起事故,又能防止壓強過小產(chǎn)生倒吸;直形冷凝管 C中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是有桔紅色晶體析出.
(5)水蒸氣蒸餾是分離和提純有機物的方法之一,被提純物質(zhì)必須具備的條件正確的abc.
a.不溶或難溶于水,便于最后分離   b.在沸騰下與水不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)
c.具有一定的揮發(fā)性               d.具有較低的熔點
(6)本實驗最終獲得 12.0g桔紅色晶體,則  2-硝基-1,3-苯二酚的產(chǎn)率約為11.9%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

18.某反應(yīng)的反應(yīng)過程中能量變化如圖所示(圖中E1表示正反應(yīng)的活化能,E2表示逆反應(yīng)的活化能).下列有關(guān)敘述正確的是( 。
A.該反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B.催化劑能改變反應(yīng)的焓變
C.催化劑能改變反應(yīng)的路徑,降低反應(yīng)所需的活化能
D.△H=E1+E2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.三氯化鉻是化學(xué)合成中的常見物質(zhì),三氯化鉻易升華,在高溫下能被氧氣氧化.
制備三氯化鉻的流程如圖1所示:

(1)重鉻酸銨分解產(chǎn)生的三氧化二鉻(Cr2O3難溶于水)需用蒸餾水洗滌,如何用簡單方法判斷其已洗滌干凈?最后一次洗滌的流出液呈無色.
(2)已知CCl4沸點為76.8℃,為保證穩(wěn)定的CCl4氣流,適宜的加熱方式是水浴加熱(并用溫度計指示溫度).
(3)用如圖2裝置制備CrCl3時,反應(yīng)管中發(fā)生的主要反應(yīng)為:Cr2O3+3CCl4═2CrCl3+3COCl2,則向三頸燒瓶中通入N2的作用:
①趕盡反應(yīng)裝置中的氧氣;
②鼓氣使反應(yīng)物進入管式爐中進行反應(yīng).
(4)樣品中三氯化鉻質(zhì)量分數(shù)的測定:稱取樣品0.3000g,加水溶解并定容于250mL容量瓶中.移取25.00mL于碘量瓶(一種帶塞的錐形瓶)中,加熱至沸騰后加入1g Na2O2,充分加熱煮沸,適當稀釋,然后加入過量2mol•L-1H2SO4至溶液呈強酸性,此時鉻以Cr2O72-存在,再加入1.1g KI,加塞搖勻,充分反應(yīng)后鉻完全以Cr3+存在,于暗處靜置5min后,加入1mL指示劑,用0.0250mol•L-1標準Na2S2O3溶液滴定至終點,平行測定三次,平均消耗標準Na2S2O3溶液21.00mL.(已知:2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI)
①滴定實驗可選用的指示劑名稱為淀粉,判定終點的現(xiàn)象是最后一滴滴入時,藍色恰好完全褪去,且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色;若滴定時振蕩不充分,剛看到局部變色就停止滴定,則會使樣品中無水三氯化鉻的質(zhì)量分數(shù)的測量結(jié)果偏低(填“偏高”“偏低”或“無影響”).
②加入Na2O2后要加熱煮沸,其主要原因是除去其中溶解的氧氣,防止氧氣將I-氧化,產(chǎn)生偏高的誤差.
③加入KI時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cr2O72-+6I-+14H+═2Cr3++3I2+7H2O.
④樣品中無水三氯化鉻的質(zhì)量分數(shù)為92.5%.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

15.古詩詞很浪漫且充滿了藝術(shù)魅力,成語俗語等膾炙人口,都是中華民族文化中的瑰寶.下列詩詞、語句中包含的化學(xué)反應(yīng)既是離子反應(yīng)又是氧化還原反應(yīng)的是(  )
A.粉身碎骨渾不怕,要留清白在人間B.曾青得鐵則化為銅
C.春蠶到死絲方盡,蠟炬成灰淚始干D.水滴石穿

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

2.物質(zhì)結(jié)構(gòu)知識點填空
寫出C、N、O三種元素的電負性由大到小的順序O>N>C;
寫出O3的一種分子形式的等電子體SO2;
NH3分子中有1對孤電子對;
NH4+的空間構(gòu)型是正四面體,NH4Cl中的化學(xué)鍵共價鍵、配位鍵和離子鍵;形成的晶體是離子晶體;
比較下列各組物質(zhì)的熔點高低(填“>”或“<”)
乙醇> 乙烷;SiC>Si; SiCl4< SiO2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

19.全氯丁烷(C4Cl10)可做耐火材料.已知氯元素有兩種穩(wěn)定的同位素35 Cl和37 Cl,則C435Cl837Cl2的分子結(jié)構(gòu)有(不含立體異構(gòu))( 。
A.7種B.8種C.9種D.10種

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

20.2.24L的CO2和水蒸氣的混合氣體與足量的Na2O2反應(yīng),能得到相同條件下的氣體多少升?

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同步練習(xí)冊答案