- 四氧化三铁的物理性质
- 共127题
利用染化厂的废料铁泥（主要成分是Fe2O2、FeO和铁）制备可用于隐形飞机涂层的纳米四氧化三铁的生产流程为：
请回答：
（1）在物质分类中，纳米四氧化三铁的主要成分属于______；
（2）过程①主要反应的离子方程式为______；
（3）已知氢氧化亚铁的Ksp=1×10-13，氢氧化铁的Ksp=1×10-26，通过计算所得数据说明过程②调节pH=9的原因是______；
（4）物质D的主要产物中铁、氢、氧三种元素的质量比为56：1：32，则过程③主要反应的化学方程式为______；
（5）已知Fe3+在弱碱性溶液中还原性较强，图是研究过程④的实验所得，该实验的结论是______；
（6）为研究本流程中双氧水的用量，调节的pH、反应时间三个关键生产条件，需要进行七组实验．
①每组实验需要测定并计算得出的数据是______；
②若实验序号1是该流程的理论最佳生产条件，请在表中填入实验序号为5、6、7的三组实验条件．
正确答案
（1）四氧化三铁属于氧化物；故答案为：氧化物；
（2）Fe3+与Fe反应生成Fe2+，反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+，故答案为：2Fe3++Fe=3Fe2+；
（3）根据水的离子积为1×10-14，当pH=9时，OH-的浓度为1×10-4mol•L-1，根据氢氧化亚铁的Ksp=1×10-13，得Fe2+的浓度为5×10-5mol•L-1，
故答案为：当pH=9时，Fe2+的浓度为5×10-5mol•L-1，已完全沉淀；
（4）根据物质D铁、氢、氧三种元素的质量比为56：1：32，则它们的个数比为：1：1：2，故物质D为：FeO（OH），反应的化学方程式为2Fe（OH）2+H2O2=2FeO（OH）+2H2O，
故答案为：2Fe（OH）2+H2O2=2FeO（OH）+2H2O （物质D写成Fe（OH）O或FeHO2、FeO2H均可以）；
（5）Fe2+在弱碱性溶液中还原性较强，因此我们PH值要在酸性或者强碱性，但Ⅰ．工业生产要考虑生产效率，时间越短要好．Ⅱ．碱性（PH＞9）太强使Fe2+沉淀，综合考虑最佳反应时间为0.16h，故答案为：随着反应时间的增加，溶液的PH下降，可确定该反应的最佳时间是0.16h
（6）①本题要得到产品纳米四氧化三铁，且以数据说明．故答案为：纳米四氧化三铁的产率；
②表格中双氧水的浓度必须是0.5，pH=11，反应时间=3，依题意：本题是单一变量的对比试验，而且双氧水的浓度已试验序号1，2，3研究了，因此现只研究PH和反应时间．表格中双氧水的浓度必须是0.5，pH有两个11，一个大于11即可，可以是12、13等．反应时间必须大于、等于、小于3各一个．
故答案为：
以下框图中A～M是中学化学常见的物质，其中A、E是金属，F和J为气体单质，其余均为化合物或其溶液，C为淡黄色固体，D为红棕色粉末，M为红褐色固体．
请回答下列问题：
（1）B的化学式______；
（2）19.5gC与足量的水反应转移电子的物质的量为______mol；
（3）若将H溶液加热蒸干、灼烧，最终得到的固体物质的化学式______．
（4）写出①反应的离子方程式______．
（5）写出②、③反应的化学方程式②______，③______．
正确答案
C为淡黄色固体，能与水反应生成G溶液与F气体单质，故C为Na2O2，G为NaOH，F为O2；
D为红棕色粉末，为Fe2O3，M为红褐色固体，为Fe（OH）3，由D
由反应③Fe2O3+金属E
（1）由上述分析可知，B为Al2O3；
故答案为：Al2O3；
（2）C为Na2O2，与水反应为2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑，反应中O元素化合价由-1价降低为-2价，由-1升高为0价，Na2O2既是氧化剂又是还原剂，各占
故答案为：0.25；
（3）FeCl3溶液中存在平衡FeCl3+3H2O⇌Fe（OH）3+3HCl，加热蒸干，HCl挥发，促进水解彻底，生成Fe（OH）3，灼烧Fe（OH）3分解生成Fe2O3与水，故最终得到的固体物质是：Fe2O3；
故答案为：Fe2O3；
（4）反应①是Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2与H2，反应离子方程式为：2Al+2OH-+2H2O=AlO2-+3H2↑；
故答案为：2Al+2OH-+2H2O=AlO2-+3H2↑；
（5）反应②是Fe（OH）2被O2氧化为Fe（OH）3，反应方程式为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
反应③是Al与Fe2O3在高温条件下反应生成Fe与Al2O3，反应方程式为：Fe2O3+2Al
故答案为：4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；Fe2O3+2Al
下图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C为气体单质一种主要成分、D在常温下是黄绿色气体、E为Fe单质，其余为化合物。它们存在如下转化关系，反应中生成的水及次要产物均已略去。
（1）写出有关物质的化学式F____________，G____________，H_____________。
（2）指出MnO2在相关反应中的作用，反应①中是___________剂，反应②中是_______________剂。
（3）若反应①是在加热条件下进行，则A是____________；若反应①是在常温条件下进行，则A的电子式为________________。
（4）写出B与MnO2共热获得D的离子方程式_______________________。
（5）写出B与F反应的化学方程式______________________。
正确答案
（1）F：Fe3O4；G：FeCl2；H：FeCl3（2）催化剂；氧化剂
（3）KClO3；
（4）4H++2Cl-+MnO2
（5）Fe3O4+8HCl==FeCl2+2FeCl3+4H2O
三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料．某校一化学实验小组通过实验来探究一红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者混合物．探究过程如下：
查阅资料
Cu2O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO
提出假设
假设1：红色粉末是Fe2O3
假设2：红色粉末是Cu2O
假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物
设计探究实验
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加 KSCN 试剂．
（1）若假设1成立，则实验现象是______．
（2）若滴加 KSCN 试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁．你认为这种说法合理吗？______．简述你的理由（可不写反应的方程式 ）______．
（3）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加 KSCN 试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是______，写出发生反应的离子方程式______．
探究延伸
经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物．
（4）实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数．取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg（ b＞a），则混合物中Cu2O的质量分数为______．
（5）实验小组欲利用该红色粉末制取较纯净的胆矶 （CuSO4.5H2O）．经查阅资料得知，在溶液中通过调节溶液的酸碱性而使Cu2+、Fe2+、Fe3+分别生成沉淀的pH 如下：
实验室有下列试剂可供选择：A．氯水 B．H2O2 C．NaOH D．Cu2（OH）2CO3
实验小组设计如下实验方案：
试回答：
试剂1为______，试剂2为______（填字母序号）；固体x的化学式是______．
正确答案
（1）若红色粉末是Fe2O3，Fe2O3与硫酸反应生成硫酸铁，没有红色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液变为红色，
故答案为：没有红色不溶物，滴加KSCN溶液，溶液变为红色；
（2）红色粉末若是Fe2O3和Cu2O的混合物，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能将Fe3+还原为Fe2+，滴加KSCN试剂后溶液可能不变红色，所以说法不合理，
故答案为：不合理；Cu能将Fe3+还原为Fe2+；
（3）因为Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4，而H2SO4不能溶解Cu，所以混合物中必须有Fe2O3存在，使其生成的Fe3+溶解产生的Cu，
反应的有关离子方程式为Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，
故答案为：Fe2O3和Cu2O的混合物； Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Cu2O+2H+=Cu+Cu2++H2O、2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；
（4）Cu2O～～～2CuO 质量增重△w
144 g 16 g
m（Cu2O） （b-a） g
所以m（Cu2O）=
故混合物中Cu2O的质量分数为
故答案为：
（5）红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物，由工艺流程可知，放入足量稀硫酸中会有Cu生成，Cu能将Fe3+还原为Fe2+，所得的溶液含有Fe2+，加入试剂1目的是Fe2+将为Fe3+，氯气会引入氯离子，故试剂1应选择B．H2O2；加入试剂2目的是调节溶液的PH值使Fe3+转化为Fe（OH）3沉淀除去，过滤得到硫酸铜溶液，氢氧化钠会引入钠离子，故试剂2应选择Cu2（OH）2CO3，得到的沉淀x为Fe（OH）3，
故答案为：B；D；Fe（OH）3．
某中学化学课外活动小组欲探究铁在氯气中燃烧产物的成份、性质和用途，设计了如下实验步骤：
Ⅰ．用下列实验装置制取纯净干燥的氯气
写出A、B中所盛放最佳化学试剂的名称______、______，画出虚线框内所需装置图并标明所需试剂的名称______．
Ⅱ．某同学将一定量铁粉与Cl2恰好完全反应得到一固体物质a，然后通过实验确定其成分．探究过程如下：
（1）提出假设：（请把下列假设补充完整）
假设①：该固体物质是FeCl3；假设②：______；假设③：______．
（2）设计实验方案：
取少量固体物质a于烧杯中，加适量水溶解，然后取两份a溶液分别进行实验，实验现象与结论如下表，请在表格内的横线处填空．
由此得出结论：假设______成立（填序号①②③）．
Ⅲ．为进一步探究物质a的性质，他们又利用a溶液做了如下一些实验，其中现象、结论均正确的是______（填写序号）
A．向氢氧化镁悬浊液中滴加a溶液出现红褐色沉淀，证明Ksp[Fe（OH）3]＜Ksp[Mg（OH）2]
B．向a溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，溶液颜色由浅绿色变成黄色
C．向沸水中滴加a的饱和溶液，立即出现红褐色沉淀
D．将a溶液加热蒸干并灼烧，得到Fe2O3固体
IV．a溶液常作印刷电路铜板的腐蚀剂，写出发生反应的离子方程式______．活动小组的同学们又设计了两种从上述废液中回收Cu的方案：
方案1：设计流程图如下：
请分别写出操作①和试剂②的名称______，______．
方案2：在废液中加入适量的盐酸调节溶液的pH=1，用铜和石墨作电极进行电解，铜作______极．当观察到阴极有少量气泡产生时，停止电解，这时要回收的Cu已全部析出．
评价：方案2在电极上直接回收铜，操作上比方案1简便，但方案2也有不足之处，主要表现为：______．
正确答案
Ⅰ、实验室制备氯气含有氯化氢和水蒸气，需要除去得到纯净干燥的氯气，先把气体通入饱和食盐水除去氯化氢，再通入浓硫酸除去水蒸气；剩余氯气有毒污染空气，需要用氢氧化钠溶液吸收，如图为
，故答案为：饱和食盐水；浓硫酸；
；
Ⅱ、（1）根据类比法，结合铁和硝酸反应的产物，产物可能为FeCl2、FeCl3或FeCl3和FeCl2的混合物，
故答案为：FeCl3；FeCl3和FeCl2；
（2）固体物质中有FeCl3，在溶液中加入KSCN溶液，溶液应变红，在酸性KMnO4溶液中加入少量A，KMnO4溶液颜色无明显变化，说明不变含还原性物质，即不含FeCl2；证明假设①正确；
故答案为：溶液变红色；FeCl2；①；
Ⅲ、a通过实验验证为FeCl3，
A、向氢氧化镁悬浊液中滴加a溶液出现红褐色沉淀，依据沉淀转化原理，反应向更难溶的分析进行，证明Fe（OH）3溶解度小于Mg（OH）2溶解度；故A正确；
B、铁和三价铁之间反应生成亚铁离子，溶液颜色变化为黄色变化为浅绿色；故B错误；
C、三价铁在沸水中水解生成氢氧化铁胶体，故C错误；
D、溶液加热蒸干，水解生成的氯化氢挥发，三价铁离子易水解生成红褐色沉淀，灼烧得到Fe2O3固体，故D正确；
故答案为：AD；
IV、三价铁和金属铜之间反应生成亚铁离子和铜离子，反应的离子方程式为：2Fe3++Cu2+=2Fe3++Cu；依据流程分析①是分离固体和溶液，需要用过滤操作；加入的试剂②是溶解铁需要 稀盐酸或稀硫酸；在氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，该反应能证明三价铁的氧化性强于铜离子，根据金属活动顺序表得出Cu2+＞H+＞Fe2+，电解时，阳极是活泼电极时，则金属电极会溶解，阴极上有少量气泡产生时，说明金属铜做阴极，按照氧化性顺序Fe3+＞Cu2+＞H+＞Fe2+，可以得出放电的离子以及电极反应为：Fe3++e-=Fe2+，Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，在阳极上放电的是氯离子，产生氯气，有毒，使用了电解装置，成本较高等；
故答案：2Fe3++Cu2+=2Fe3++Cu；过滤；盐酸（或稀硫酸）；阴；有污染性气体Cl2产生；使用了电解装置，成本较高等．
扫码查看完整答案与解析