鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。某實驗小組設(shè)計了如下實驗探究

某些含鐵化合物的制備、組成、性質(zhì)等。請按要求回答下列問題:

(1)鐵的氯化物的制備與組成:在實驗室中,F(xiàn)eCl2可用________和鹽酸反應(yīng)制備,F(xiàn)eCl3可用鐵粉和

________反應(yīng)制備。現(xiàn)有一含有FeCl2和FeCl3的混合物樣品,測得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.2,則該樣

品中FeCl2和FeC13物質(zhì)的量之比為__________。

(2)水處理劑和高容量電池材料――高鐵酸鉀(K2FeO4)的制備與應(yīng)用:

FeC13與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4,其反應(yīng)的離子方程式為

________________________________________________________________________;

與MnO2-Zn電池類似,K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,其正極電極反應(yīng)式為

________________________________________________________________________。

(3)光敏材料三草酸合鐵酸鉀晶體(K3[Fe(C2O4)3]·xH2O)中鐵元素含量的測定:

步驟一:稱量10.00 g三草酸合鐵酸鉀晶體,配制成250 mL溶液。

步驟二:取所配溶液25.00 mL于錐形瓶中,加稀H2SO4酸化,滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳。同時MnO被還原成Mn2+。向反應(yīng)后的溶液中加入適量鋅粉,至黃色剛好消失,所得溶液收集到錐形瓶中,此時溶液仍呈酸性。

步驟三:用0.0200 mol/L KMnO4溶液滴定步驟二所得溶液至終點(diǎn),消耗KMnO4溶液20.02 mL,滴定中MnO還原成Mn2+。

重復(fù)步驟二、三操作,步驟三消耗0.0200 mol/L KMnO4溶液19.98 mL。

①步驟一中除量筒、玻璃棒、燒杯外,還需要的玻璃儀器有____________________;步驟三滴定過程中盛裝KMn4溶液的儀器名稱為___________;滴入最后一滴溶液時,錐形瓶中溶液變?yōu)開________色,靜置半分鐘溶液顏色不再變化,確認(rèn)為滴定終點(diǎn)。

②步驟二加入鋅粉的目的是_______________________________;

寫出鋅參與反應(yīng)的離子方程式:____________________________________________。

③實驗測得該晶體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為____________。在步驟二中,若加入的KMnO4溶液的量不足,則測得的鐵元素含量____________。(填“偏低”“偏高”或“無影響”)

 

【答案】

(18分)(1)鐵粉   氯氣 (2分);4∶1(2分)

(2)2Fe3+3ClO+10OH=2FeO42+3Cl+5H2O(2分)

FeO42+3e+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH(2分)

(3)①250ml容量瓶和膠頭滴管(2分);酸式滴定管  紅(2分)

②將Fe3還原成Fe2(1分);Zn+2Fe3=Zn2+2Fe2(2分)  ③11.2%(2分)  偏高(1分)

【解析】

試題分析:(1)鐵是變價金屬,與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)生成+3價鐵,與弱氧化劑反應(yīng)生成+2價鐵,所以在實驗室中,F(xiàn)eCl2可用鐵和鹽酸反應(yīng)制備,F(xiàn)eCl3可用鐵粉和氯氣反應(yīng)制備。設(shè)樣品中FeCl2和FeC13物質(zhì)的量分別是x 和y,則根據(jù)混合物n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.2可知,(x+y):(2x+3y)=1∶2.2,解得x∶y=4∶1。

(2)FeC13與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4,在反應(yīng)中氯元素的化合價從+1價降低到—1價,得到2個電子。鐵元素的化合價從+3價升高到+6價,失去3個電子,即還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比是2:3,因此該反應(yīng)的離子方程式為2Fe3+3ClO+10OH=2FeO42+3Cl+5H2O;原電池種正極得到電子,所以在K2FeO4-Zn堿性電池中,鋅是負(fù)極,K2FeO4是正極,所以正極電極反應(yīng)式為FeO42+3e+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH。

(3)①配制一定物質(zhì)的量濃度溶液時,除量筒、玻璃棒、燒杯外,還需要的玻璃儀器有250ml容量瓶和定容的膠頭滴管。由于高錳酸鉀溶液極易強(qiáng)氧化性,且顯酸性,所以步驟三滴定過程中盛裝KMn4溶液的儀器名稱為酸式滴定管;酸性高錳酸鉀溶液顯紅色,所以滴入最后一滴溶液時,錐形瓶中溶液變?yōu)榧t色,靜置半分鐘溶液顏色不再變化,確認(rèn)為滴定終點(diǎn)。

②由于酸性高錳酸鉀溶液也能把亞鐵離子氧化生成鐵離子,所以加入鋅粉的作用是將Fe3還原成Fe2,反應(yīng)的離子方程式為Zn+2Fe3=Zn2+2Fe2

③兩次實驗中消耗0.0200 mol/L KMnO4溶液的平均值=(20.02 mL+ 19.98 mL)÷2=20.00ml,所以消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量是0.0200L×0.0200 mol/L=0.0004mol。根據(jù)電子得失守恒可知,溶液中亞鐵離子的物質(zhì)的量=0.0004mol×5=0.0020mol,所以該晶體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=11.2%。在步驟二中,若加入的KMnO4溶液的量不足,則可能導(dǎo)致草酸根剩余,從而導(dǎo)致第三步中消耗高錳酸鉀溶液的體積增加,從而導(dǎo)致鐵元素的含量偏高。

考點(diǎn):考查鐵及其化合物的性質(zhì);氧化還原反應(yīng)方程式的配平;電極反應(yīng)式的書寫以及氧化還原滴定法的有關(guān)判斷和計算等

 

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:閱讀理解

鎂、鋁、鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用.
(1)鎂鋁合金用在飛機(jī)制造業(yè),現(xiàn)有3.90克鎂鋁合金溶于足量的2mol/L稀硫酸中生成0.2mol氫氣,計算并確定鎂鋁合金中物質(zhì)的量n(Mg):n(Al)=
1:2
1:2


(2)硫鐵礦的主要成分為FeS2(假設(shè)雜質(zhì)只含SiO2)是生產(chǎn)硫酸的原料.取某硫鐵礦10g在足量的空氣中煅燒(4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2),充分反應(yīng)后冷卻,稱得固體質(zhì)量為7.4g(雜質(zhì)SiO2不反應(yīng)).該硫鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
78%
78%

(3)現(xiàn)有一定量的鐵粉和鋁粉組成的混合物跟100mL稀硝酸充分反應(yīng),反應(yīng)過程中無任何氣體放出,往反應(yīng)后的澄清溶液中逐漸加入4.00mol?L-1的NaOH溶液,加入NaOH溶液的體積與產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量的關(guān)系如圖所示(必要時可加熱,忽略氣體在水中的溶解):縱坐標(biāo)中A點(diǎn)的數(shù)值是
0.856
0.856

(4)煉鐵廠生產(chǎn)的生鐵常用于煉鋼.取某鋼樣粉末28.12g(假設(shè)只含F(xiàn)e和C),在氧氣流中充分反應(yīng),得到CO2氣體224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下).
①計算此鋼樣粉末中鐵和碳的物質(zhì)的量之比為
50:1
50:1
(最簡單的整數(shù)比).
②再取三份不同質(zhì)量的上述鋼樣粉末分別加到100mL相同濃度的稀H2SO4中,充分反應(yīng)后,測得的實驗數(shù)據(jù)如表所示:
實驗序號 I II III
加入鋼樣粉末的質(zhì)量(g) 2.812 5.624 8.436
生成氣體的體積(L)(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 1.120 2.240 2.800
則該硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為
1.25mol/L
1.25mol/L

③若在上述實驗II中繼續(xù)加入m克鋼樣粉末,計算反應(yīng)結(jié)束后剩余的固體質(zhì)量為
0<m≤1.406g時,(m+5.624)×
0.12
28.12
g;
m>1.406g時,(m-1.376)g
0<m≤1.406g時,(m+5.624)×
0.12
28.12
g;
m>1.406g時,(m-1.376)g
 g(保留3位小數(shù))

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2013?黃山一模)鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用.
(1)氧化鐵是重要工業(yè)顏料,用廢鐵屑制備它的流程如下:

回答下列問題:
①操作Ⅰ、Ⅱ的名稱分別是
過濾
過濾
、
洗滌
洗滌

②寫出在空氣中煅燒FeCO3的化學(xué)方程式
4FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2
4FeCO3+O2=2Fe2O3+4CO2
;
③.煅燒如果不充分,產(chǎn)品中將有Fe2+ 存在,試設(shè)計實驗檢驗產(chǎn)品中有無Fe2+
(2)有些同學(xué)認(rèn)為KMnO4溶液滴定也能進(jìn)行鐵元素含量的測定.
a.稱取2.850g綠礬(FeSO4?7H2O)產(chǎn)品,溶解,在250mL容量瓶中定容;
b.量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗KMnO4溶液體積的平均值為20.00mL.
①寫出酸性KMnO4溶液與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式
MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O
MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O

②計算上述樣品中FeSO4?7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
97.5%
97.5%
 已知M(FeSO4?7H2O)=278g/mol]
③滴定達(dá)到終點(diǎn)時錐形瓶中溶液顏色變化為
紫紅色
紫紅色

④下列操作會導(dǎo)致樣品中FeSO4?7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定結(jié)果偏高的有
b
b

a.未干燥錐形瓶
b.盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗
c. 滴定終點(diǎn)時滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡
d.量取待測液,視線注視刻度時開始平視、結(jié)束俯視.

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科目:高中化學(xué) 來源:2012-2013學(xué)年安徽省黃山市畢業(yè)班第一次質(zhì)量檢測化學(xué)試卷(解析版) 題型:實驗題

鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。

(1)氧化鐵是重要工業(yè)顏料,用廢鐵屑制備它的流程如下:回答下列問題:

 

①操作Ⅰ、Ⅱ的名稱分別是____、____。

②寫出在空氣中煅燒FeCO3的化學(xué)方程式                   ;

③煅燒如果不充分,產(chǎn)品中將有Fe2+ 存在,試設(shè)計實驗檢驗產(chǎn)品中有無Fe2+ 。

(2)有些同學(xué)認(rèn)為KMnO4溶液滴定也能進(jìn)行鐵元素含量的測定。稱取2.850g綠礬(FeSO4·7H2O)產(chǎn)品,溶解,在250mL容量瓶中定容;量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中;用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗KMnO4溶液體積的平均值為20.00mL。

①寫出酸性KMnO4溶液與FeSO4溶液反應(yīng)的離子方程式                         

②計算上述樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為                   [已知M(FeSO4·7H2O)=278g/mol]

③滴定達(dá)到終點(diǎn)時錐形瓶中溶液顏色變化為                              

④下列操作會導(dǎo)致樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定結(jié)果偏高的有_____________。

a.未干燥錐形瓶

b.盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗 

c. 滴定終點(diǎn)時滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡 

d.量取待測液,視線注視刻度時開始平視、結(jié)束俯視

 

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科目:高中化學(xué) 來源:2012-2013學(xué)年上海市奉賢區(qū)高三上學(xué)期期末教學(xué)質(zhì)量調(diào)研化學(xué)試卷(解析版) 題型:計算題

鎂、鋁、鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。

(1)鎂鋁合金用在飛機(jī)制造業(yè),現(xiàn)有3.90克鎂鋁合金溶于足量的2mol/L稀硫酸中生成0.2mol氫氣,計算并確定鎂鋁合金中物質(zhì)的量n(Mg): n(Al)=         。

(2)硫鐵礦的主要成分為FeS2(假設(shè)雜質(zhì)只含SiO2)是生產(chǎn)硫酸的原料。取某硫鐵礦10g在足量的空氣中煅燒(4FeS2+11O2→2Fe2O3+8SO2),充分反應(yīng)后冷卻,稱得固體質(zhì)量為7.4g(雜質(zhì)SiO2不反應(yīng))。該硫鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為              

(3)現(xiàn)有一定量的鐵粉和鋁粉組成的混合物跟100 mL稀硝酸充分反應(yīng),反應(yīng)過程中無任何氣體放出,往反應(yīng)后的澄清溶液中逐漸加入4.00 mol·L1的NaOH溶液,加入NaOH溶液的體積與產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量的關(guān)系如圖所示(必要時可加熱,忽略氣體在水中的溶解):縱坐標(biāo)中A點(diǎn)的數(shù)值是                。

(4)煉鐵廠生產(chǎn)的生鐵常用于煉鋼。取某鋼樣粉末28.12g(假設(shè)只含F(xiàn)e和C),在氧氣流中充分反應(yīng),得到CO2氣體224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

①計算此鋼樣粉末中鐵和碳的物質(zhì)的量之比為                 (最簡單的整數(shù)比)。

②再取三份不同質(zhì)量的上述鋼樣粉末分別加到100mL相同濃度的稀H2SO4中,充分反應(yīng)后,測得的實驗數(shù)據(jù)如下表所示:

實驗序號

加入鋼樣粉末的質(zhì)量(g)

2.812

5.624

8.436

生成氣體的體積(L)(標(biāo)準(zhǔn)狀況)

1.120

2.240

2.800

 

則該硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為                  

③若在上述實驗Ⅱ中繼續(xù)加入m克鋼樣粉末,計算反應(yīng)結(jié)束后剩余的固體質(zhì)量為    g (保留3位小數(shù))

 

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