- 铁盐和亚铁盐的相互转变
- 共25题
19.某实验小组同学依据资料深入探究Fe3+在水溶液中的行为。
资料:
i.Fe3+ 在水溶液中以水合铁离子的形式存在,如[Fe(H2O)6]3+;
[Fe(H2O)6]3+发生如下水解反应:
[Fe(H2O)6]3+(几乎无色) + nH2O [Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n(黄色) + nH3O+(n = 0~6) ;
ii. [FeCl4(H2O)2]-为黄色。
进行实验:
实验I:
实验II:
分别用试管①、③中的试剂作为待测液,用色度计测定其透光率。透光率越小,溶液颜色越深;透光率越大,溶液颜色越浅。
图1 Fe(NO3)3溶液透光率随温度变化曲线
图2 FeCl3溶液透光率随温度变化曲线
(1)实验I中,试管②溶液变为无色的原因是_______________。
(2)实验I中,试管③溶液呈棕黄色与[FeCl4(H2O)2]-有关,支持此结论的实验现象是__________________。
(3)由实验II图1、2可知:加热时,溶液颜色_________(填“变浅”、“变深”或“不变”)。
(4)由实验II,可以得出如下结论:
[结论一] FeCl3溶液中存在可逆反应:[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl-
得出此结论的理由是_________。
[结论二] 结论一中反应的ΔH _________(填“>0”或“<0”)。
(5) 实验小组同学重新设计了一个实验证明(4)中结论一。实验方案:取试管①中溶
液,__________________(请描述必要的实验操作和现象)。
正确答案
(1)由已知:[Fe(H2O)6]3++ nH2O [Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+ nH3O+加入HNO3后,c(H+)增大,导致此平衡逆向移动,溶液由黄色变为无色。
(2)试管②、④中加入等量的HNO3后,②中溶液褪色,而④中溶液黄色。
(3)变深
(4)理由:升高或降低相同温度时,FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe(NO3)3溶液,说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外,还存在[FeCl4(H2O)2]- +4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl- 。ΔH < 0
(5)先滴加HNO3,再滴加几滴NaCl溶液,最后测此溶液透光率随温度改变的变化情况。若通过以上操作,经由先褪色再变黄后的溶液,透光率随温度升高而减小,随温度下降而增大,则证明了(4)中结论一。
解析
(1)由题给信息和化学平衡知识进行分析解答;由于溶液中存在平衡:[Fe(H2O)6]3++ nH2O [Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+ nH3O+ ,所以加入HNO3后,c(H+)增大,导致此平衡逆向移动,溶液由黄色变为无色。
(2)通过对比可以看出试管②加入等量的HNO3后,溶液变为无色,而④中加入等量的HNO3后,溶液仍然为黄色,而②、④的区别为:②中含有[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n、④中含有[FeCl4(H2O)2]-;所以试管②、④中加入等量的HNO3后,②中溶液褪色,而④中溶液黄色。
(3)由于透光率越小,溶液颜色越深;由实验II图1、2可知温度升高后,透光率减小,所以溶液颜色变深;
(4)由实验II图1、2可知升高或降低相同温度时,FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe(NO3)3溶液,则说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外,还存在[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl-;由于温度升高,透光率越小,即溶液颜色越深,故反应[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl-为放热反应,ΔH < 0;
(5)要证明FeCl3溶液中存在可逆反应:[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl-可以先改变H+浓度,使平衡[Fe(H2O)6]3++ nH2O [Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+ nH3O+发生移动,变为无色,再改变Cl-浓度,然后再测此溶液透光率随温度改变的变化情况。先滴加HNO3,再滴加几滴NaCl溶液,最后测此溶液透光率随温度改变的变化情况。若通过以上操作,经由先褪色再变黄后的溶液,透光率随温度升高而减小,随温度下降而增大,则证明了(4)中结论一。
考查方向
以Fe3+在水溶液中的颜色变化探究Fe3+在水溶液中的行为,进而考查化学实验方案的设计能力和分析问题的能力。
解题思路
(1)由题给信息和化学平衡知识进行分析解答;
(2)通过对比可以看出试管②加入等量的HNO3后,溶液变为无色,而④中加入等量的HNO3后,溶液仍然为黄色,而②、④的区别为:②中含有[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n、④中含有
[FeCl4(H2O)2]-;
(3)由实验II图1、2可知温度升高后,透光率减小,所以溶液颜色变深;
(4)由实验II图1、2可知升高或降低相同温度时,FeCl3溶液透光率随温度变化幅度明显大于Fe(NO3)3溶液,则说明在FeCl3溶液中存在水合铁离子的水解平衡之外,还存在[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl- ;由于温度升高,透光率越小,即溶液颜色越深,故反应[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl-为放热反应;
(5)要证明FeCl3溶液中存在可逆反应:[FeCl4(H2O)2]- + 4H2O [Fe(H2O)6]3+ + 4Cl-可以先改变H+浓度,使平衡[Fe(H2O)6]3++ nH2O [Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n+ nH3O+发生移动,变为无色,再改变Cl-浓度,最后测此溶液透光率随温度改变的变化情况。
易错点
不能准确观察和整合题给信息;不能通过实验现象准确分析反应实质,不能进行有效的实验设计和分析。
知识点
21.类比推理是化学中常用的思维方法。下列推理正确的是( ) A.CO2是直线型分子,推测CS2也是直线型分子B.SiH4的沸点高于CH4,推测H2Se的沸点高于H2SC.Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3D.NaCl与浓H2SO4加热可制HCl,推测NaBr与浓H2SO4加热可制HBr
正确答案
AB
知识点
21.类比推理是化学中常用的思维方法。下列推理正确的是
正确答案
解析
A.O和S是同族元素,故形成的CO2和CS2都是直线形分子,正确;B.C和Si,Se和S都分别为同族元素,所形成的氢化物都为分子晶体,沸点取决于分子间作用力的大小,分子间作用力大小可以用相对分子质量来比较,正确;C.因I2的氧化性较弱,故与铁反应生成为FeI2,错误;D.浓硫酸氧化性很强,会将HBr氧化为Br2,错误。故选AB。
考查方向
解题思路
分子晶体的溶沸点要考虑是否有氢键的存在。I2的氧化性弱于Cl2,只能把铁氧化到亚铁。
易错点
由于各种物质组成和结构具有一定的差异性,运用类推法时一定不能完全照搬。
知识点
9.多晶硅(硅单质的一种)被称为“微电子大厦的基石”,制备中副产物以SiCl4为主,它环境污染很大,能遇水强烈水解,放出大量的热。研究人员利用SiCl4水解生成的盐酸和钡矿粉(主要成分为BaCO3,且含有铁、镁等离子),制备BaCl2.2H2O,工艺流程如下:
已知: ①常温下Fe3+、Mg2+完全沉淀的pH分别是3.4、12.4
②BaCO3的相对分子质量是197;BaCl2·2H2O的相对分子质量是244
回答下列问题:
(1)SiCl4发生水解反应的化学方程式___________________
(2)SiCl4用H2还原可制取纯度很高的硅,当反应中有1mol电子转移时吸收59KJ热量,则该反应的热化学方程式为___________________
(3)加钡矿粉调节pH=7的作用是①使Fe3+完全沉淀;②______________________
(4)调节pH=7后,此时溶液中Fe3+的浓度为___________________。KSP[Fe(OH)3]=4.0
(5)生成滤渣A的离子方程式___________________________
(6)BaCl2滤液经_________、________、过滤、________,再经真空干燥后得到BaCl2.2H2O
(7)10吨含78.8% BaCO3的钡矿粉理论上最多能生成BaCl2·2H2O________吨。
正确答案
(1)SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl
(2)SiCl4(g)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g) △H= +236 kJ/mol
(3)使BaCO3转化为BaCl2
(4)2.2×10-17mo/L
(5)Mg2++2OH- = Mg(OH)2↓
(6)蒸发浓缩,降温结晶 洗涤
(7)9.76
解析
水解方程式为SiCl4+4H2O=H4SiO4↓+4HCl,将方程式SiCl4(s)+H2(g)=SiHCl3(s)+HCl(g)△H1=+47kJ/mol和SiHCl3(s)+H2(g)=Si(s)+3HCl(g)△H2=+189kJ/mol相加得SiCl4(s)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H=+236kJ/mol,
故答案为:SiCl4(s)+2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)△H=+236kJ/mol;使Fe3+完全沉淀;盐酸和碳酸钡反应生成氯化钡和二氧化碳、水,加钡矿粉并调节pH=7的作用是使BaCO3转化为BaCl2,同时使使Fe3+完全沉淀,故答案为:使Fe3+完全沉淀,使BaCO3转化为BaCl2;从溶液中制取固体的方法是:蒸发浓缩→冷却结晶→过滤→洗涤,故答案为:蒸发浓缩;过滤.计算需要应用元素守恒。
考查方向
主要考查学生物质分离提纯、元素守恒、化学反应与能量变化、难溶电解质的沉淀溶解平衡计算、离子反应方程式书写
解题思路
工业流程解题的基本思路和原则是“更好、更快、更经济、更环保”
易错点
题干信息提取、热化学方程式书写注意事项、物质分离提纯发选择
知识点
12. 化学实验室中常将溶液或试剂进行酸化,下列酸化处理正确的是
正确答案
解析
A.检验氯元素时,在碱性条件下水解生成氯,常用AgNO3溶液检验,但不能用硫酸酸化,否则生成硫酸银沉淀,干扰试验现象,应加入硝酸酸化,故A错误;
B.盐酸与KMnO4发生氧化还原反应,导致KMn04变质,酸化时,应用硫酸,故B错误;
C.硝酸与Fe2+发生氧化还原反应,不能用硝酸酸化,应用非氧化性酸酸化,故C错误;
D.硫酸根离子能和钡离子反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,检验溶液中是否含有SO42-时,先用盐酸酸化,可排除亚硫酸根离子的干扰,所得溶液再加BaCl2溶液,如果出现白色沉淀,证明含有硫酸根离子,反之则没有,故D正确.
考查方向
解题思路
A.检验氯元素时,在碱性条件下氯乙烷水解生成氯;
B.盐酸与KMnO4发生氧化还原反应;
C.硝酸与Fe2+发生氧化还原反应;
D.硫酸根离子能和钡离子反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀。
易错点
1、本题考查实验中的酸化,明确离子的性质及离子的检验是解答本题的关键。
2、盐酸与KMnO4发生氧化还原反应,导致KMn04变质。
知识点
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