3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO3FeO+CO2?試分析反應(yīng)形成的固體混合物可能的組成及相應(yīng)的m(Fe)∶m(O)[令m(Fe)∶m(O)=21∶a.寫出a的取值范圍].將結(jié)果填入下表.?混合物組成a的取值范圍 查看更多

 

題目列表(包括答案和解析)

某課外活動小組對一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)中最后的產(chǎn)物產(chǎn)生濃厚的興趣,試通過實(shí)驗(yàn)來探究其成分。

Ⅰ.實(shí)驗(yàn)裝置:

用一氧化碳還原氧化鐵的實(shí)驗(yàn)裝置

該裝置B中發(fā)生的離子方程式是                                       

裝置B的作用是                                    

Ⅱ.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:玻璃管A中的粉末由紅色逐漸變?yōu)楹谏珪r,停止加熱,繼續(xù)通一氧化碳,冷卻到室溫,停止通氣,同時觀察到澄清的石灰水變渾濁。

Ⅲ.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:

甲認(rèn)為:依據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以判斷出生成的黑色固體為金屬鐵。

乙認(rèn)為:僅從上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,不足以證明生成的黑色固體為金屬鐵,她增加了一個實(shí)驗(yàn):用磁鐵靠近生成的黑色固體,看到有黑色固體被磁鐵吸引。于是得出生成的黑色固體為金屬鐵的結(jié)論。

請你通過該反應(yīng)的相關(guān)資料對他們結(jié)論作出判斷并通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)其合理性:

(1)在一定條件下:一氧化碳與氧化鐵在加熱條件下,可發(fā)生如下反應(yīng)

3Fe2O3+CO2Fe3O4+CO2 

Fe3O4+4CO4Fe+4CO2 

(2)四氧化三鐵(Fe3O4)為黑色固體,有強(qiáng)磁性,能夠被磁鐵吸引。

甲、乙同學(xué)的結(jié)論:                              你對此評價的理由是:      

                                                            

Ⅳ.實(shí)驗(yàn)探究

 對反應(yīng)后固體成分提出假設(shè):

假設(shè)1:反應(yīng)后固體中只有Fe;

假設(shè)2:反應(yīng)后固體中只有Fe3O4;

假設(shè)3:反應(yīng)后固體中__ _____________________

 為確定實(shí)驗(yàn)中最后的產(chǎn)物的成分,丙同學(xué)設(shè)計如下實(shí)驗(yàn),請您利用限選試劑和儀器幫助他完成該探究過程,并將答案寫在答題卡相應(yīng)位置。

限選試劑和儀器: 1mol/LCuSO4 、0.01mol/L KSCN溶液、1mol/L鹽酸、0.01mol/L氯水、試管、玻璃棒、膠頭滴管。

實(shí)驗(yàn)操作

預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論

步驟一:取硬質(zhì)玻璃管中固體產(chǎn)物少量分別于A、B試管中,加入足量1mol/LCuSO4溶液、攪拌溶解。

(1)若A試管中黑色固體不溶解,并且沒有觀察到其他現(xiàn)象,則黑色固體為       

(2)若B試管中有紅色固體析出,則說明黑色固體中含有Fe。

步驟二:對試管B中溶液過濾,將所得固體洗滌干凈后,加足量1mol/L鹽酸后,再依次分別加入適量0.01mol/L氯水、少量0.01mol/L KSCN溶液

(1)若溶液不變紅色,則         

 

(2)若溶液變紅色,則            

 

 

Ⅴ.延伸探究:丁同學(xué)試圖通過反應(yīng)前后固體質(zhì)量的變化來確定黑色固體的成分,你認(rèn)為可行嗎?(假設(shè)氧化鐵在反應(yīng)中完全反應(yīng))               (填“行”或“不行”)理由是                                                               。

 

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已知Fe2O3在高溫爐中發(fā)生下列反應(yīng):Fe2O3+CO2FeO+CO2。

反應(yīng)形成的固體混合物(Fe2O3、FeO)中,元素鐵和氧的質(zhì)量比用m(Fe)∶m(O)表示。

(1)上述固體混合物中,m(Fe)∶m(O)不可能是________(填序號,多選扣分)。

a.21∶9               b.21∶7.5                 c.21∶6

(2)若m(Fe)∶m(O)=21∶8,計算Fe2O3被CO還原的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(3)設(shè)Fe2O3被CO還原的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為A%,則A%和混合物中m(Fe)∶m(O)的關(guān)系式為〔用含m(Fe)、m(O)的代數(shù)式表示〕。

A%=________________。

(4)如果Fe2O3和CO的反應(yīng)分兩步進(jìn)行:

3Fe2O3+CO====2Fe3O4+CO2

Fe3O4+CO====3FeO+CO2

試分析反應(yīng)形成的固體混合物可能的組成及相應(yīng)的m(Fe)∶m(O)〔令m(Fe)∶m(O)=21∶a,寫出a的取值范圍〕。將結(jié)果填入下表。

混合物組成(用化學(xué)式表示)

a的取值范圍

 

 

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為了合理利用化學(xué)能,確保安全生產(chǎn),化工設(shè)計需要充分考慮化學(xué)反應(yīng)的焓變,并采取相應(yīng)措施.化學(xué)反應(yīng)的焓變通常用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測定,也可進(jìn)行理論推算.
(1)實(shí)驗(yàn)測得,5g液態(tài)甲醇(CH3OH)在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水時釋放出113.5kJ的熱量,試寫出甲醇燃燒的熱化學(xué)方程式
2CH3OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1452.8KJ/mol
2CH3OH(g)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1452.8KJ/mol
;
(2)依據(jù)蓋斯定律可以對某些難以通過實(shí)驗(yàn)直接測定的化學(xué)反應(yīng)的焓變進(jìn)行推算.已知熱化學(xué)方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g);△H=-25kJ/mol
②3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g);△H=-47kJ/mol
③Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g);△H=+19kJ/mol
寫出FeO(s)被CO還原成Fe和CO2的熱化學(xué)方程式
CO(g)+FeO(s)=Fe(g)+CO2(g)△H=-11KJ/mol
CO(g)+FeO(s)=Fe(g)+CO2(g)△H=-11KJ/mol
;
(3)甲醇是一種清潔高效的能源,若將甲醇、氧氣和氫氧化鉀溶液設(shè)計成燃料電池,該電池正極反應(yīng)式為:
O2+2H2O+4e-=4OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-

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重鉻酸鉀是工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室的重要氧化劑.工業(yè)上常用鉻鐵礦(主要成份為FeO?Cr2O3)為原料生產(chǎn)K2Cr2O7,其主要工藝如下(涉及的主要反應(yīng)是:6FeO?Cr2O3+24NaOH+7KClO3
  △  
.
 
12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O):
試回答下列問題:
(1)在反應(yīng)器①中,有Na2CrO4生成,同時Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO2,雜質(zhì)SiO2、Al2O3與純堿反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳},寫出氧化鋁與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式:
Al2O3+Na2CO3
  △  
.
 
2NaAlO2+CO2
Al2O3+Na2CO3
  △  
.
 
2NaAlO2+CO2

(2)NaFeO2能強(qiáng)烈水解,在操作②生成沉淀而除去,寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:
NaFeO2+2H2O═Fe(OH)3↓+NaOH
NaFeO2+2H2O═Fe(OH)3↓+NaOH

(3)操作③的目的是什么,用簡要的文字說明:
降低pH值有利于的SiO32-,AlO2-水解平衡向正反應(yīng)方向移動,當(dāng)pH調(diào)到7~8時,使它們水解并沉淀完全
降低pH值有利于的SiO32-,AlO2-水解平衡向正反應(yīng)方向移動,當(dāng)pH調(diào)到7~8時,使它們水解并沉淀完全

(4)操作④中酸化時,CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-,寫出平衡轉(zhuǎn)化的離子方程式:
2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O
2CrO42-+2H+?Cr2O72-+H2O

(5)操作⑤中利用下面的復(fù)分解反應(yīng),可得重鉻酸鉀:Na2Cr2O7+2KCl→K2Cr2O7+2NaCl.  試從你所學(xué)過的知識分析該反應(yīng)可以發(fā)生的原因:
常溫下重鉻酸鉀的溶解度較小
常溫下重鉻酸鉀的溶解度較小
、
溫度對氯化鈉的溶解度影響很小,但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大,所以將溶液濃縮后,冷卻,即有大量重鉻酸鉀結(jié)晶析出,氯化鈉仍留在溶液中
溫度對氯化鈉的溶解度影響很小,但對重鉻酸鉀的溶解度影響較大,所以將溶液濃縮后,冷卻,即有大量重鉻酸鉀結(jié)晶析出,氯化鈉仍留在溶液中

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重鉻酸鉀(K2Cr2O7)是工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室的重要氧化劑,工業(yè)上常用鉻鐵礦(主要成分為FeO?Cr2O3)為原料生產(chǎn)重鉻酸鉀.實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)法用鉻鐵礦制K2Cr2O7的主要工藝如圖所示.反應(yīng)器中涉及的主要反應(yīng)是:
6FeO?Cr2O3+24NaOH+7KClO3
  △  
.
 
12Na2CrO4+3Fe2O3+7KCl+12H2O
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試回答下列問題:
(1)在反應(yīng)器①中,有Na2CrO4生成,同時Fe2O3轉(zhuǎn)變?yōu)镹aFeO2,雜質(zhì)SiO2、Al2O3與純堿反應(yīng)的原理相同均轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄喳}.寫出氧化鋁與碳酸鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式:
 

(2)操作⑤中加酸酸化后CrO42-轉(zhuǎn)化為Cr2O72-,寫出轉(zhuǎn)化的離子方程式:
 

(3)步驟③中測定pH值的操作為:
 

(4)某同學(xué)設(shè)計的檢驗(yàn)上述工藝流程④的濾渣中Fe、Al、Si元素成分的探究實(shí)驗(yàn)如下,請幫助完成該實(shí)驗(yàn),并填寫表中空格:
操作步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 結(jié)論
①取濾渣樣少量于試管中,加足量稀HCl,攪拌,靜置. 試管中仍有固體物質(zhì) 固體為
 
②操作①后,過濾;在濾液中加入過量的
 
有紅褐色沉淀產(chǎn)生 沉淀為Fe(OH)3
③將操作②后的紅褐色沉淀濾去,在濾液中通入足量CO2
 
生成物為Al(OH)3
(5)稱取重鉻酸鉀(其式量為294)試樣2.5000g配成250mL溶液,用移液管取出25.00mL于碘量瓶中,加入10mL 2mol/L H2SO4和足量碘化鉀(鉻的還原產(chǎn)物為Cr3+),放置于暗處5min,然后加入100mL水,加入3mL淀粉指示劑,用0.1200mol/L Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定(I2+2S2O32-=2I-+S4O62-).
①配制溶液時所需的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外,還需
 
 

②若實(shí)驗(yàn)中共用去Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液40.00mL,則所得產(chǎn)品中重鉻酸鉀的純度為(設(shè)整個過程中其他雜質(zhì)不參與反應(yīng))
 
.(保留2位小數(shù))

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一、1.解析:FeFe2Fe3+Fe(OH)3Fe2O3。

答案:A?

2.B  3.C?

4.解析:根據(jù)2Fe3++Fe===3Fe2知,消耗1 mol Fe生成3 mol Fe2,還消耗2 mol Fe3+。

答案:C?

5.C  6.A  7.B  8.A  9.C  10.AD?

二、11.Fe2O3  CO和H2  Fe3O4、FeO?

12.(1)白色沉淀灰綠色紅褐色沉淀?

(2)3Fe+2NO+8H===3Fe2+2NO↑+4H2O?

(3)由反應(yīng)2HNO3+NO===3NO2+H2O知,在濃HNO3中不可能生成NO?

13.(1)Fe  Cl2  H2?

(2)2Fe+3Cl22FeCl3

(3)2HCl+Fe===FeCl2+H2↑?

(4)2FeCl2+Cl2===2FeCl3?

14.(1)Fe  FeCl3  FeCl2  Fe(OH)3  Fe2O3  (2)略?

15.65 g  20.5%?

16.(1)ac?

(2)設(shè)Fe2O3原有n0 mol,還原百分率為A%,則有?

 

A%=≈33.3%

(3)3-

(4)Fe2O3、Fe3O4  8<a<9?

Fe3O4、FeO  6<a<8?

Fe2O3、Fe3O4、FeO  6<a<9

 


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