Question

8．鐵觸媒（鐵的某氧化物）是工業(yè)合成氨的催化劑．某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下兩種方案研究鐵觸媒的組成．
方案一：用下列流程測(cè)定鐵觸媒的含鐵量，確定其組成．

（1）步驟④后面需用酸式滴定管（填儀器名稱）取25.00mL稀釋后溶液．
（2）因?yàn)橥ㄈ隒l₂不足量，“溶液B”中還含有FeCl₂ 或者FeSO₄或者Fe²⁺會(huì)影響測(cè)定結(jié)果．
（3）因?yàn)橥ㄈ隒l₂過(guò)量且加熱煮沸不充分，“溶液B”中可能含有Cl₂．請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)Cl₂，完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告．限選試劑：0.1mol•L^-1酸性KMnO₄溶液、紫色石蕊試液、品紅稀溶液、淀粉-KI溶液、0.1moL•L^-1KSCN溶液．

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論

方案二：用下列實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定鐵觸媒的含鐵量，確定其組成．

（4）“干燥管C”的作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進(jìn)入B中．
（5）稱取15.2g鐵觸媒進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)．充分反應(yīng)后，測(cè)得“干燥管B”增重11.0g，則該鐵觸媒的化學(xué)式可表示為Fe₄O₅或2FeO•Fe₂O₃．（相對(duì)原子質(zhì)量：C-12  O-16  Fe-56）

Answer 1

分析 （1）稀釋后的溶液呈酸性，根據(jù)儀器的精確度，量取25.00mL稀釋后溶液需用酸式滴定管；
（2）通入Cl₂的作用是將亞鐵離子氧化為鐵離子，氯氣量不足時(shí)，“溶液B”中會(huì)含有亞鐵離子；
（3）氯氣的性質(zhì)：能使石蕊試液先變紅后退色，向溶液B中加入石蕊試液，如果石蕊試液顯紅色，后紅色褪去，這是氯水的性質(zhì)，證明含有氯氣，若溶液變紅后不褪色，溶液B不含有Cl₂；
（4）一氧化碳可以和鐵的氧化物之間發(fā)生反應(yīng)，得到氣體產(chǎn)物二氧化碳，干燥管B可以吸收生成的二氧化碳，測(cè)定二氧化碳的量可以獲得鐵觸媒的量，但是要排除裝置中空氣成份的干擾，還要防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入B中；
（5）設(shè)發(fā)生的反應(yīng)為：yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$xFe+yCO₂，反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量是11.0g，根據(jù)方程式計(jì)算確定氧化物的化學(xué)式．

解答 解：（1）稀釋后的溶液呈酸性，根據(jù)儀器的精確度，量取25.00mL稀釋后溶液需用酸式滴定管，
故答案為：酸式滴定管；
（2）通入Cl₂的作用是將亞鐵離子氧化為鐵離子，氯氣量不足時(shí)，“溶液B”中會(huì)含有亞鐵離子，即FeCl₂或者FeSO₄，
故答案為：FeCl₂ 或者FeSO₄或者Fe²⁺；
（3）檢驗(yàn)Cl₂的具體方案為：取適量溶液B于試管中，滴加2-3滴紫色石蕊試液，振蕩，觀察現(xiàn)象；若溶液顯紅色，后紅色褪去，則溶液B中含Cl₂；若溶液變紅后不褪色，則溶液B不含有Cl₂，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
取適量溶液B于試管中，滴加2-3滴紫色石蕊試液，振蕩，觀察現(xiàn)象．	若溶液顯紅色，后紅色褪去，則溶液B中含Cl2； 若溶液變紅后不褪色，則溶液B不含有Cl2

；
（4）一氧化碳可以和鐵的氧化物之間發(fā)生反應(yīng)，得到氣體產(chǎn)物二氧化碳，干燥管B可以吸收生成的二氧化碳，測(cè)定二氧化碳的量可以獲得鐵觸媒的量，但是要排除裝置中空氣成份的干擾，還要防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進(jìn)入B中，所以C的作用是：防止空氣中的CO₂和水蒸氣進(jìn)入B中，
故答案為：防止空氣中的CO₂和水蒸氣進(jìn)入B中；
（5）設(shè)發(fā)生的反應(yīng)為：yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$xFe+yCO₂，15.2g鐵觸媒充分反應(yīng)生成二氧化碳的質(zhì)量是11.0g，則：
yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$xFe+yCO₂
（56x+16y）g       44yg
    15.2g        11g
所以（56x+16y）g：44yg=15.2g：11g
整理可得x：y=4：5，
所以氧化物的化學(xué)式為：Fe₄O₅或2FeO•Fe₂O₃，
故答案為：Fe₄O₅或2FeO•Fe₂O₃．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)組成探究實(shí)驗(yàn)，熟練掌握元素化合物性質(zhì)，理解實(shí)驗(yàn)方案原理，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．