5.某小組同學(xué)利用鋁和氧化鐵發(fā)生鋁熱反應(yīng)后得到的固體進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn).
(1)鋁和氧化鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式是2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Fe.
(2)固體成分的初步確定.
實(shí)驗(yàn)序號(hào)操作及現(xiàn)象
取少量固體樣品,加入過(guò)量稀鹽酸,固體溶解,產(chǎn)生無(wú)色氣體(經(jīng)檢驗(yàn)為H2),溶液呈淺黃色
向ⅰ中所得溶液中加入少量KSCN溶液,溶液呈淺紅色,再加入H2O2溶液至過(guò)量,產(chǎn)生無(wú)色氣體(經(jīng)檢驗(yàn)為O2),溶液變?yōu)樯罴t色,且紅色很快褪去
①由上述實(shí)驗(yàn)可知:溶液中Fe元素的存在形式有Fe2+、Fe3+
②ⅰ中產(chǎn)生H2的原因是樣品中除含F(xiàn)e外,可能有未反應(yīng)的Al,為檢驗(yàn)樣品中是否含Al單質(zhì),設(shè)計(jì)了相關(guān)實(shí)驗(yàn),依據(jù)的原理是(用離子方程式表示)2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑.
③生成O2的化學(xué)方程式是2H2O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H2O+O2↑.
進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明,上述固體樣品中Fe元素的存在形式有:Fe、Fe2O3、Fe3O4
(3)該小組同學(xué)對(duì)ⅱ中溶液紅色褪去的原因做進(jìn)一步探究.
實(shí)驗(yàn)序號(hào)操作、現(xiàn)象
將ⅱ中剩余溶液均分為兩份,一份滴加NaOH溶液,產(chǎn)生紅褐色沉淀;
另一份滴加BaCl2溶液,產(chǎn)生白色沉淀,加入鹽酸,沉淀不溶解
取2mL 0.1mol/L FeCl3溶液,滴入KSCN溶液,溶液變?yōu)榧t色,通入一段時(shí)間O2,
無(wú)明顯變化.再加入H2O2溶液,紅色很快褪去
提示:KSCN中S元素的化合價(jià)為-2價(jià)
①實(shí)驗(yàn)ⅲ中白色沉淀的化學(xué)式是BaSO4
②結(jié)合實(shí)驗(yàn)ⅲ和ⅳ分析,實(shí)驗(yàn)ⅱ中紅色褪去的原因是溶液中SCN-離子被H2O2氧化,溶液紅色褪去.
③查閱資料得知:Cl-對(duì)溶液紅色褪去的反應(yīng)有催化作用,驗(yàn)證該說(shuō)法應(yīng)補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象是分別取2mL0.1mol/LFeCl3溶液和2mL 0.05mol/L Fe2(SO43溶液,分別滴入KSCN溶液,溶液均變?yōu)榧t色;再分別加入等濃度等體積的H2O2溶液,F(xiàn)eCl3溶液褪色快(或取0.05mol/L Fe2(SO43溶液,滴入KSCN溶液,溶液變紅色,將紅色溶液分為2份,1份加入NaCl固體,另一份不變,向這兩份溶液中均加入等濃度等體積的H2O2溶液,加入NaCl的溶液紅色迅速褪色).

分析 (1)Al在高溫下與氧化鐵反應(yīng)生成鐵和氧化鋁,據(jù)此寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式;
(2)①向溶液中加入少量KSCN溶液,溶液呈淺紅色,說(shuō)明溶液中含有Fe3+;溶液變?yōu)樯罴t色,說(shuō)明溶液加入過(guò)量雙氧水后溶液中鐵離子濃度增大,則原溶液中含有Fe2+;
②利用金屬鋁能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)為鐵不反應(yīng)檢驗(yàn),Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣;
③雙氧水在催化劑存在條件下能夠分解生成水和氧氣;
(3)實(shí)驗(yàn)ⅱ中溶液紅色褪去的原因必然是Fe3+或SCN-被消耗所致,實(shí)驗(yàn)ⅲ首先驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)ⅱ剩余的溶液中存在鐵離子,然后證明溶液中存在硫酸根離子,從而證明SCN-被氧化;實(shí)驗(yàn)ⅳ證明氧化SCN-的是雙氧水,而不是氧氣,據(jù)此進(jìn)行解答①②.
③證明Cl-對(duì)溶液紅色褪去的反應(yīng)有催化作用,可以將氯化鐵溶液改成硫酸鐵,然后重復(fù)實(shí)驗(yàn),根據(jù)溶液褪色情況判斷.

解答 解:(1)Al與氧化鐵在高溫下發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁和鐵,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Fe,
故答案為:2Al+Fe2O3$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al2O3+2Fe;
(2)①向ⅰ中所得溶液中加入少量KSCN溶液,溶液呈淺紅色,說(shuō)明溶液中含有Fe3+,再加入H2O2溶液至過(guò)量,產(chǎn)生無(wú)色氣體(經(jīng)檢驗(yàn)為O2),溶液變?yōu)樯罴t色,說(shuō)明溶液加入雙氧水后溶液中鐵離子濃度增大,則原溶液中含有Fe2+,
故答案為:Fe2+、Fe3+;
②金屬鋁能夠與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,改寫成離子方程式為:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,而鐵不與氫氧化鈉溶液反應(yīng),據(jù)此可以檢驗(yàn)是否含有Al,
故答案為:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
③雙氧水在鐵離子作催化劑條件下分解生成水和氧氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2H2O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H2O+O2↑,
故答案為:2H2O2$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$2H2O+O2↑;
(3)實(shí)驗(yàn)ⅱ中溶液紅色褪去的原因必然是Fe3+或SCN-被消耗所致,實(shí)驗(yàn)ⅲ首先驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)ⅱ剩余的溶液中存在鐵離子,然后證明溶液中存在硫酸根離子,從而證明SCN-被氧化;實(shí)驗(yàn)ⅳ證明氧化SCN-的是雙氧水,而不是氧氣,
①加入氯化鋇溶液后生成不溶于鹽酸的白色沉淀為BaSO4,
故答案為:BaSO4;
②溶液中存在平衡:Fe3++3SCN-?Fe(SCN)3,加入雙氧水后SCN-被氧化,SCN-的濃度減小,平衡向著逆向移動(dòng),所以溶液紅色褪去,
故答案為:溶液中SCN-離子被H2O2氧化,溶液紅色褪去;
③將實(shí)驗(yàn)ⅳ中2mL 0.1mol/L FeCl3溶液改為2mL 0.05mol/L Fe2(SO43溶液,重復(fù)該實(shí)驗(yàn),現(xiàn)象為:加入雙氧水溶液后,紅色過(guò)一段時(shí)間褪去(或緩慢褪去),具體操作方法及現(xiàn)象為:分別取2mL 0.1mol/L FeCl3溶液和2mL 0.05mol/L Fe2(SO43溶液,分別滴入KSCN溶液,溶液均變?yōu)榧t色;再分別加入等濃度等體積的H2O2溶液,F(xiàn)eCl3溶液褪色快(或取0.05mol/L Fe2(SO43溶液,滴入KSCN溶液,溶液變紅色,將紅色溶液分為2份,1份加入NaCl固體,另一份不變,向這兩份溶液中均加入等濃度等體積的H2O2溶液,加入NaCl的溶液紅色迅速褪色),
故答案為:分別取2mL0.1mol/LFeCl3溶液和2mL 0.05mol/L Fe2(SO43溶液,分別滴入KSCN溶液,溶液均變?yōu)榧t色;再分別加入等濃度等體積的H2O2溶液,F(xiàn)eCl3溶液褪色快(或取0.05mol/L Fe2(SO43溶液,滴入KSCN溶液,溶液變紅色,將紅色溶液分為2份,1份加入NaCl固體,另一份不變,向這兩份溶液中均加入等濃度等體積的H2O2溶液,加入NaCl的溶液紅色迅速褪色).

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究探究物質(zhì)組成及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),題目難度中等,試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng),充分考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力,注意掌握常見物質(zhì)的性質(zhì)及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)原則.

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A.X的離子半徑>Y的離子半徑
B.Z的氫化物穩(wěn)定性>W(wǎng)的氫化物穩(wěn)定性
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20.化學(xué)與生產(chǎn)、生活密切相關(guān).下列敘述正確的是( 。
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B.海水淡化的方法有蒸餾法、電滲析法等
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10.ZrO2常用作陶瓷材料,可由鋯英砂(主要成分為ZrSiO4,也可表示為ZrO2•SiO2,還含少量Fe2O3、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))通過(guò)如圖方法制。
已知:①ZrO2能與燒堿反應(yīng)生成可溶于水的Na2ZrO3,Na2ZrO3與酸反應(yīng)生成ZrO2+
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金屬離子Fe3+Al3+ZrO2+
開始沉淀時(shí)pH1.93.36.2
沉淀完全時(shí)pH3.25.28.0
(1)熔融時(shí)ZrSiO4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為ZrSiO4+4NaOH $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Na2SiO3+Na2ZrO3+2H2O,濾渣I的化學(xué)式為H2SiO3
(2)為使濾液I的雜質(zhì)離子沉淀完全,需用氨水調(diào)pH=a,則a的范圍是5.2~6.2;繼續(xù)加氨水至pH=b時(shí),所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為ZrO2++2NH3•H2O+H2O=Zr(OH)4↓+2NH4+
(3)向過(guò)濾Ⅲ所得濾液中加入CaCO3粉末并加熱,得到兩種氣體.該反應(yīng)的離子方程式為2NH4++CaCO3=Ca2++2NH3↑+CO2↑+H2O.
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17.化學(xué)與社會(huì)、生活密切相關(guān).下列說(shuō)法正確的是(  )
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14.分子式為C5H12O的戊醇共8種同分異構(gòu)體,這些同分異構(gòu)體若發(fā)生消去反應(yīng),生成烯烴的種類有(  )
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15.下列有關(guān)元素的性質(zhì)及其遞變規(guī)律正確的是( 。
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