草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)呈淡黃色。某課題組為探究草酸業(yè)鐵晶體的化學(xué)性質(zhì),    進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)探究。

(1)向盛有草酸亞鐵晶體的試管中滴入幾滴硫酸酸化的KMnO4溶液,振蕩,發(fā)現(xiàn)溶液顏色逐漸變?yōu)樽攸S色,并檢測(cè)到二氧化碳?xì)怏w生成。這說(shuō)明草酸亞鐵晶體具有             (填“氧化性”、“還原性”或“堿性”)。若反應(yīng)中消耗1 mol FeC2O4·2H2O,則參加反應(yīng)的KMnO4            mol。

(2)資料表明:在密閉容器中加熱到一定溫度時(shí),草酸亞鐵晶體可完全分解,生成幾種氧化物,殘留物為黑色固體。課題組根據(jù)課本上所介紹的鐵的氧化物的性質(zhì),對(duì)黑色固體的組成提出如下假設(shè),請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三:

假設(shè)一:全部是FeO

假設(shè)二:                       

假設(shè)三:                       

(3)為驗(yàn)證上述假設(shè)一是否成立,課題組進(jìn)行如下研究。

【定性研究】請(qǐng)你完成下表中內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)步驟(不要求寫(xiě)出具體操作過(guò)程)

預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論

取少量黑色固體,                    

                                    

                                   

                                    

                                    

                                    

 

【定量研究】課題組在文獻(xiàn)中查閱到,F(xiàn)eC2O4·2H2O受熱分解時(shí),固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如下圖所示,寫(xiě)出加熱到400℃時(shí),F(xiàn)eC2O4·2H2O晶體受熱分解的化學(xué)方程式為:                                           

根據(jù)圖象,如有1.0 g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱,最終殘留黑色固體的質(zhì)量大于0.4 g。某同學(xué)由此得出結(jié)論:假設(shè)一不成立。你是否同意該同學(xué)的結(jié)論,并簡(jiǎn)述理由:

                                                                              

 

【答案】

(共1 5分)

(1)還原性(1分)  0.6(2分)

(2)假設(shè)二:全部是Fe3O4(1分)  假設(shè)三:是FeO和Fe3O4的混合物(1分)

(3)【定性研究】(每空2分)

實(shí)驗(yàn)步驟:取少量黑色固體,加入適量稀鹽酸(或稀硫酸)溶解,在溶液中加入KSCN溶液

預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論:若溶液不變紅色,則假設(shè)一成立;若溶液變紅色,則假設(shè)一不成立

【定量研究】

FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O(或FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑,3分)

不同意(1分),實(shí)驗(yàn)未在密閉容器中進(jìn)行,F(xiàn)eO會(huì)被空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化,生成鐵的其他氧化物(2分)

【解析】

試題分析:

(1)高錳酸鉀溶液的紫紅色褪去,溶液變?yōu)樽攸S色,很顯然是FeC2O4被高錳酸鉀氧化為Fe3+的結(jié)果,表明FeC2O4具有還原性。分析有關(guān)元素化合價(jià)的變化可知,反應(yīng)過(guò)程中1 mol FeC2O4·2H2O可失去3 mol電子,而l mol KMnO4可得到5 mol電子:根據(jù)得失電子數(shù)相等的原則,反應(yīng)中FeC2O4·2H2O與KMnO4的物質(zhì)的量之比為5:3。因此,若反應(yīng)中消耗1 mol FeC2O4·2H2O,則參加反應(yīng)的KMnO4為3/5 mol。

(2)鐵的氧化物中,呈黑色的有FeO和Fe3O4

(3)【定性研究】FeO與鹽酸或硫酸反應(yīng)生成Fe2+,F(xiàn)e2+與KSCN不反應(yīng)。但Fe3O4或FeO和Fe3O4的混合物溶于稀鹽酸或稀硫酸中生成Fe3+,遇KSCN變紅色。據(jù)此即可設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。

【定量研究】草酸亞鐵品體受熱首先失去結(jié)品水,得到FeC2O4(即A點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì))。400℃時(shí)固體質(zhì)量減少,應(yīng)該是FeC2O4發(fā)生分解,牛成鐵的氧化物(即B點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì))。根據(jù)圖象可知1.0 g晶體分解生成的鐵的氧化物的質(zhì)量為0.4 g。設(shè)此鐵的氧化物的化學(xué)式為FeaOb,根據(jù)Fe守恒可知0.4 g此氧化物中鐵元素的質(zhì)量為1.0 g×,氧元素的質(zhì)量為(0.4g—1.0 g×)g,故a:b=(1.0 g×):(0.4g—1.0 g×),解得a:b=1:1,即晶體分解所得鐵的氧化物為FeO。至此不難寫(xiě)出草酸亞鐵晶體分解的化學(xué)方程式為:FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O(或FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑)。此后,殘留固體的質(zhì)量逐漸增大,顯然是被空氣中的氧氣所氧化,生成了鐵的其他氧化物。由于坩堝是敞口容器,F(xiàn)eO會(huì)被空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化生成鐵的其他氧化物,根據(jù)圖象可知固體質(zhì)量肯定會(huì)大于4.0 g。

考點(diǎn):本題以探究實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),考查了氧化還原反應(yīng)、探究基本方法、物質(zhì)的檢驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算等相關(guān)知識(shí)。

 

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(2010?啟東市模擬)隨著納米材料在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究中越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,很多同學(xué)對(duì)其產(chǎn)生了濃厚的興趣和探究的欲望.某化學(xué)學(xué)習(xí)小組通過(guò)查閱有關(guān)資料,按下列步驟自己動(dòng)手制備納米鐵粉.請(qǐng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)操作回答相關(guān)問(wèn)題.
(1)草酸亞鐵晶體(FeC2O4?2H2O)的制備

①現(xiàn)有燒杯、玻璃棒、藥匙、濾紙、托盤(pán)天平、膠頭滴管等實(shí)驗(yàn)儀器,為配制上述兩種溶液,缺少的玻璃儀器為
500mL容量瓶
500mL容量瓶
,需稱量FeSO4?7H2O的質(zhì)量為
34.8
34.8
g.
②過(guò)濾、洗滌過(guò)程中,檢驗(yàn)草酸亞鐵晶體是否洗凈的方法是
取最后的洗滌液,測(cè)定洗滌液的pH,若洗滌液的pH等于7,說(shuō)明已經(jīng)洗滌干凈(或取最后的洗滌液,向其中滴加BaCl2溶液,若無(wú)渾濁產(chǎn)生,則說(shuō)明已經(jīng)洗滌干凈)
取最后的洗滌液,測(cè)定洗滌液的pH,若洗滌液的pH等于7,說(shuō)明已經(jīng)洗滌干凈(或取最后的洗滌液,向其中滴加BaCl2溶液,若無(wú)渾濁產(chǎn)生,則說(shuō)明已經(jīng)洗滌干凈)

③分析上述草酸亞鐵晶體的制備方案,可推FeC2O4?2H2O具備的性質(zhì)是
ab
ab

a.在水中溶解度較小         b.不穩(wěn)定,受熱易分解
c.白色固體                 d.易被空氣氧化
(2)納米鐵粉的制備
將一根長(zhǎng)度約為12cm~14cm的玻璃管在酒精噴燈上燒制成如圖所示形狀,向其中加入黃色草酸亞鐵晶體.再將管口部分加熱拉細(xì),然后在酒精噴燈上均勻加熱.當(dāng)草酸亞鐵粉末受熱完全變黑,立即將管口拉細(xì)的部分放在火焰燒熔封閉,這樣便得到了高純度的納米鐵粉.
①制備納米鐵粉,反應(yīng)的化學(xué)方程式為
FeC2O4?2H2O
 高溫 
.
 
Fe+2CO2↑+2H2O↑
FeC2O4?2H2O
 高溫 
.
 
Fe+2CO2↑+2H2O↑

②實(shí)驗(yàn)前無(wú)需排盡裝置中的空氣,原因是
反應(yīng)生成CO2驅(qū)趕裝置中空氣,防止紅熱的鐵被氧化
反應(yīng)生成CO2驅(qū)趕裝置中空氣,防止紅熱的鐵被氧化

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(2013?紹興一模)工業(yè)催化劑K3[Fe(C2O43]?3H2O是翠綠色晶體,在421~553℃時(shí),分解為Fe2O3、K2CO3、CO、CO2、H2O.實(shí)驗(yàn)室由草酸亞鐵晶體(FeC2O4?2H2O)、草酸鉀(K2C2O4)、草酸(H2C2O4)和雙氧水(H2O2)混合制備.
請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(1)寫(xiě)出H2O2的電子式
;[Fe(C2O43]3-的名稱是
[Fe(C2O43]3-為絡(luò)離子,名稱為三草酸合鐵(Ⅲ)離子(或三草酸合鐵離子,或三草酸合鐵酸根)
[Fe(C2O43]3-為絡(luò)離子,名稱為三草酸合鐵(Ⅲ)離子(或三草酸合鐵離子,或三草酸合鐵酸根)

(2)配平以下總反應(yīng)方程式:
2
2
FeC2O4?2H2O+
1
1
H2O2+
3
3
K2C2O4+
1
1
H2C2O4=
3
3
K3[Fe(C2O43]?3H2O
(3)制備過(guò)程中要防止草酸被H2O2氧化,請(qǐng)寫(xiě)出草酸被H2O2氧化的化學(xué)反應(yīng)方程式
H2C2O4+H2O2=2CO2↑+2H2O
H2C2O4+H2O2=2CO2↑+2H2O

(4)配合物的穩(wěn)定性可以用穩(wěn)定常數(shù)K來(lái)衡量,如Cu2++4NH3?[Cu(NH34]2+,其穩(wěn)定常數(shù)表達(dá)式為k=
c[Cu(NH3
)
2+
4
]
c(Cu2+)?c4(NH3)
.已知K[Fe(C2O43]3-=1020,K[Fe(SCN)3]=2×103,能否用KSCN溶液檢驗(yàn)K3[Fe(C2O43]?3H2O中的鐵元素?
(填“是”“否”)若選“否”,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)檢驗(yàn)鐵元素的方案
取適量晶體加熱,取固體殘留物溶解在H2SO4中,取上層清液于試管中,滴加KSCN溶液.若溶液呈血紅色則有鐵元素,反之則無(wú)
取適量晶體加熱,取固體殘留物溶解在H2SO4中,取上層清液于試管中,滴加KSCN溶液.若溶液呈血紅色則有鐵元素,反之則無(wú)

(5)鐵元素可以形成多種配合物,其中一種配合物鉀鹽A是有爭(zhēng)議的食品添加劑.經(jīng)組成分析A中僅含K、Fe、C、N四種元素.取36.8gA加熱至400℃,分解成KCN、Fe3C、C、N2,生成的氮?dú)庹酆铣蓸?biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24L,F(xiàn)e3C質(zhì)量是C質(zhì)量的3倍.Fe3C的物質(zhì)的量是氮?dú)馕镔|(zhì)的量的
1
3
.則A的化學(xué)式為
K4Fe(CN)6
K4Fe(CN)6

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)Ⅰ.某溶液中僅含如表離子中的5種離子(不考慮水的電離及離子的水解),且離子的物質(zhì)的量均為1mol.
陰離子 SO42-、NO3-、Cl-
陽(yáng)離子 Fe3+、Fe2+、NH4+、Cu2+、Al3+
①若向原溶液中加入KSCN溶液,無(wú)明顯變化.②若向原溶液中加入過(guò)量的鹽酸,有氣體生成,溶液中陰離子種類不變.試回答下列問(wèn)題
(1)若先向原溶液中加入過(guò)量的鹽酸,再加入KSCN溶液,現(xiàn)象是
 

(2)原溶液中含有的陽(yáng)離子是
 

(3)向原溶液中加入足量的鹽酸,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
 

(4)向原溶液中加入足量的NaOH溶液,充分反應(yīng)后,過(guò)濾、洗滌、灼燒,最終所得固體用托盤(pán)天平稱量質(zhì)量為
 

Ⅱ.草酸亞鐵晶體(FeC2O4?2H2O)、碳酸鋰和二氧化硅在氬氣中高溫反應(yīng)可制備鋰電池的正極材料硅酸亞鐵鋰(Li2FeSiO4).草酸亞鐵晶體在氬氣氣氛中進(jìn)行熱重分析,結(jié)果如圖所示(TG%表示殘留固體質(zhì)量占原樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)),請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
(5)草酸亞鐵晶體中碳元素的化合價(jià)為:
 

(6)A→B發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 

(7)精確研究表明,B→C實(shí)際是分兩步進(jìn)行的,每一步只釋放一種氣體,第二步釋放的氣體的相對(duì)分子質(zhì)量較第一步的大,則第一步釋放的氣體化學(xué)式為:
 
; 釋放第二種氣體時(shí),反應(yīng)的化學(xué)方程式為
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解

資料:(1)草酸亞鐵晶體(FeC2O4?2H2O)呈淡黃色;(2)KMnO4在酸性條件的還原產(chǎn)物為Mn2+.某課題組為探究草酸亞鐵晶體的化學(xué)性質(zhì),進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)探究.
(1)向盛有草酸亞鐵晶體的試管中滴入幾滴硫酸酸化的KMnO4溶液,振蕩,發(fā)現(xiàn)溶液顏色逐漸變?yōu)樽攸S色,并檢測(cè)到CO2生成.這說(shuō)明草酸亞鐵晶體具有
 
(填“氧化性”、“還原性”或“堿性”).若反應(yīng)中消耗1mol FeC2O4?2H2O,則參加反應(yīng)的KMnO4
 
mol.
(2)資料表明:在密閉容器中加熱到一定溫度時(shí),草酸亞鐵晶體可完全分解,生成幾種氧化物,殘留物為黑色固體.課題組根據(jù)課本上所介紹的鐵的氧化物的性質(zhì),對(duì)黑色固體的組成提出如下假設(shè),請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三:
假設(shè)一:全部是FeO;假設(shè)二:
 
;假設(shè)三:
 

(3)為驗(yàn)證上述假設(shè)一是否成立,課題組進(jìn)行如下研究.
[定性研究]請(qǐng)你完成下表中內(nèi)容.
實(shí)驗(yàn)步驟(不要求具體的操作過(guò)程) 預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
取少量黑色固體,
 
 
精英家教網(wǎng)[定量研究]課題組在文獻(xiàn)中查閱到,F(xiàn)eC2O4?2H2O受熱分解時(shí),固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示,寫(xiě)出加熱到400℃時(shí),F(xiàn)eC2O4?2H2O晶體受熱分解的化學(xué)方程式為:
 

根據(jù)圖象,如有1.0g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱,最終殘留黑色固體的質(zhì)量大于0.4g.某同學(xué)由此得出結(jié)論:假設(shè)一不成立.你是否同意該同學(xué)的結(jié)論
 
(填“同意”或“不同意”),并簡(jiǎn)述理由
 

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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:

已知FeC2O4?2H2O 在受熱先失去結(jié)晶水,繼續(xù)加熱FeC2O4分解為氣體和一種鐵的氧化物,某實(shí)驗(yàn)小組利用如下裝置(部分固定和加熱裝置略)探究草酸鈣分解氣體部分產(chǎn)物及固體產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)式.精英家教網(wǎng)
(1)請(qǐng)指出該裝置一處缺陷:
 

(2)完善并連好裝置后,需進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有:①
 
;②加藥品和試劑;③給A、C裝置加熱…
(3)若分解的氣體中含有CO,則觀察到的現(xiàn)象是
 

(4)甲同學(xué)欲要檢測(cè)得到的固體是否含有+3價(jià)的鐵元素,他應(yīng)該選擇的試劑是
 
(填序號(hào))
A.KSCN溶液    B.稀硝酸     C.稀硫酸      D.鐵粉
(5)若實(shí)驗(yàn)前將3.6g草酸亞鐵晶體(FeC2O4?2H2O)加入大試管加熱分解,充分反應(yīng)后得到1.44g黑色固體,則該鐵的氧化物是
 
.(填化學(xué)式)

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