問題詳情:
某研究*學習小組請你參與“研究鐵與水反應所得固體物質的成分、*質及再利用”實驗探 究,並共同回答下列問題:
探究一:設計如圖所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗(夾持儀器略).
(1)硬質玻璃管 B 中發生反應的化學方程式為:________________________________.。
(2)反應前 A 中投放碎瓷片的目的是___________________.。
(3)裝置 E 中的現象是_______________________。 探究二:設計如下實驗方案確定反應後硬質玻璃管 B 中黑*固體的成分。
(4)待硬質玻璃管 B 冷卻後,取少許其中的固體物質溶於___________________後,將所得溶液分成兩份。
(5)一份滴加幾滴 KSCN 溶液。若溶液變血紅*,推斷硬質玻璃管 B 中固體物質的成分為______________________(選 填序號,下同);若溶液未變血紅*,推斷硬質玻璃管 B 中固體物質的成分為__________________________________。
①一定有 Fe3O4 ②一定有 Fe ③只有 Fe3O4 ④只有 Fe
(6)另一份用_____(填儀器名稱)加入_____(填試劑和現象),可以 *溶液中存在 Fe2+。
探究三:設計如下流程測定反應後硬質玻璃管 B 中固體含鐵元素的質量分數。
(7)試劑 b 的化學式是_____。
(8)計算反應後 B 裝置中鐵元素的質量分數為_____。
【回答】
【*】(1)
(2)防止暴沸
(3)黑*固體變紅,右端管壁有水珠
(4)稀硫* (5)① ②
(6)膠頭滴管 **KMnO4溶液,溶液褪*
(7)NaOH (8)77.8%
【解析】
【探究一】(1)Fe與水反應的化學方程式為:
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(2)碎瓷片的作用是防止暴沸。
(3)裝置E中發生反應:H2+CuOCu+H2O,現象是:黑*固體變紅,右端管壁有水珠。
【探究二】在驗*反應後黑*固體的成分時,檢驗Fe3+,最佳試劑為KSCN溶液;在確定存在Fe3+時,檢驗Fe2+,可用**KMnO4溶液。由於**KMnO4溶液與鹽*發生反應,所以在溶解反應後的黑*固體時,不能用鹽*,也不能用**(因為HNO3可氧化Fe2+),可用稀硫*。
【探究三】由“紅棕*固體”知,該物質為Fe2O3,則和NaCl及過量,所以試劑b為NaOH溶液。m(Fe2O3)="32" g,則n(Fe2O3)="0.2" mol,則n(Fe)="0.4" mol,則反應後B裝置中鐵元素的質量分數為:×100%≈77.8%。
25.在2 L硫*銅和硫*鐵的混合溶液中,加入30 g鐵粉,最後得到2 L 0.25 mol·L-1的硫*亞鐵溶液及26 g固體沉澱物。分別求原混合溶液中硫*鐵和硫*銅的物質的量濃度。
【*】硫*鐵、硫*銅的物質的量濃度分別為0.05 mol·L-1和0.1 mol·L-1
【解析】
【分析】
因氧化*Fe3+>Cu2+,則加入鐵粉,先發生Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,後發生Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,最後得FeSO4溶液,則Fe2(SO4)3和CuSO4都完全反應,據此解答。
【詳解】設原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物質的量分別為xmol、ymol,則根據方程式可知
Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4
xmol xmol 3xmol
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
ymol ymol ymol ymol
由FeSO4物質的量及最後固體質量可得:①3x+y=0.25×2、②30-56(x+y)+64y=26,聯立①②解得:x=0.1,y=0.2,故原混合溶液Fe2(SO4)3的物質的量濃度為0.1mol÷2L=0.05mol/L,CuSO4的物質的量濃度為0.2mol÷2L=0.1mol/L。
【點睛】本題考查根據化學反應方程式的計算,題目難度不大,明確反應的先後順序結合題目信息判斷Fe2(SO4)3和CuSO4完全反應是解答本題的關鍵。
知識點:鐵和鐵的化合物
題型:實驗,探究題