- 氧化亚铁的物理性质
- 共75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：
如图所示，A、B、C、D、G是五种常见单质，其中A、G为气体．化合物R在常温下呈液态，F为黑色晶体，H为淡黄色粉末，I是玻璃工业的一种原料，图中部分生成物已略去．试回答下列问题：
（1）H的电子式：______；
（2）写出化学反应方程式：
反应①______；
反应③______；
（3）C与T溶液反应的离子方程式：______；
（4）5.4gC在G中燃烧放出166.9kJ热量，反应②的热化学方程式为：______．
正确答案
“A、G为气态单质”，且能相互化合生成R（液态），则R为H2O；A、G、分别为H2和O2中的一种，再结合“G+B（单质）→H（淡黄色粉末）”可推知A、B、G、H依次为H2、Na、O2、
Na2O2；T为NaOH．
“D（单质）分别与G（O2）、R（H2O）反应，都可生成F（黑色晶体）”，可知D为金属单质且为Fe，F为Fe3O4．
“C（单质）+G（O2）→M，且M可以与T（NaOH反应）”则M必为酸性或两性氧化物．再结合F（Fe3O4）与C生成M（C的氧化物）的反应可知该反应为铝热反应，故可推知C、M、N依次为Al、
Al2O3、NaAlO2．
“I为玻璃工业的（三种）原料之一”，且可以分别由H（Na2O2）、T（NaOH）得到，则I为Na2CO3，E为CO2．
（1）H为Na2O2，为离子化合物，电子式为
，故答案为：
；
（2）①F为Fe3O4，R为H2O，D为为Fe，该反应为Fe和水的反应，化学方程式为，3Fe+4H2O
②反应③为Na2CO3和Al2O3的反应，生成NaAlO2，反应的化学方程式为Na2CO3+Al2O3
（3）C为Al，能与NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑，故答案为：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑；
（4）C为Al，G为O2，Al与O2反应生成Al2O3，反应的化学方程式为4Al+3O2
故答案为：4Al（S）+3O2（g）=2Al2O3（S）△H=-3338kJ/mol．
在没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁能与水蒸气反应．某同学利用铁与水蒸气反应后的固体物质进行了如图实验：
（1）铁粉与水蒸气反应的化学方程式是：______．
（2）证明还原铁粉与水蒸气发生了反应的方法是______．
（3）固体溶于稀盐酸的化学方程式为______．
（4）试剂1的化学式是______．
（5）加入新制氯水后溶液红色加深的原因是（用离子方程式表示）______；
（6）某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现对褪色原因进行探究．
①提出假设：
假设1：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态；
假设2：______；
②设计方案：
为了对你所提出的假设2进行验证，实验方案是______．
正确答案
（1）固体加入稀盐酸得到溶液为淡黄色，说明可能含有三价铁离子，加入硫氰酸钾溶液变红进一步证明含三价铁离子，加入氯水红色加深说明溶液中含有亚铁离子被氧化，生成的硫氰酸铁浓度增大红色加深，证明溶解的溶液中含有二价铁离子，铁和水蒸气反应的化学方程式为：3Fe+4H2O（g） 
（2）证明还原铁粉与水蒸气发生了反应的方法是收集气体进行爆鸣实验，证明铁发生了反应，
故答案为：检验是否有H2产生；
（3）四氧化三铁含有二价铁和三价铁和盐酸发生反应的化学方程式为：Fe3O4+8HCl═2FeCl3+FeCl2+4H2O，
故答案为：Fe3O4+8HCl═2FeCl3+FeCl2+4H2O；
（4）试剂1加入后淡黄色溶液变为血红色，证明加入稀盐酸反应生成的溶液中含有三价铁离子，检验三价铁离子形成血红色溶液的试剂为硫氰酸钾溶液或硫氰酸按溶液等；所以化学式为KSCN或NH4SCN；
（5）加入新制氯水后溶液红色加深，说明二价铁离子被氯气氧化为三价铁离子形成 的硫氰酸铁浓度增大，溶液血红色加深，所以发生的氧化还原反应的离子方程式为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，故答案为：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；
（6）①血红色溶液是硫氰酸铁的络合物，在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，证明硫氰酸铁的络合物不存在，可能是三件铁离子不存在或硫氰酸根不存在，都有可能被加入的氯气强氧化剂氧化，所以根据题意，假设2为SCN-被过量的氯水氧化，
故答案为：SCN-被过量的氯水氧化；
②实验方案的依据是证明三价铁离子的存在，所以在褪色的溶液中加入过量的硫氰酸钾溶液，若出现血红色，证明假设2正确，否则假设2不正确；
故答案为：取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，如果出现红色，则说明假设2 正确，若不变红，则假设2不正确；
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．
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