鐵觸媒(鐵的氧化物)是硫酸工業(yè)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:用下列裝置測(cè)定鐵觸媒的含鐵量,確定其組成。
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。
(1)步驟④中用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和 。
(2)因?yàn)橥ㄈ隒l2不足量,“溶液B”中還含有 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 |
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(4)“干燥管C”的作用是 。
(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 。
(15分)
(1)250mL容量瓶 (2分)
(2)FeCl2 或者FeSO4或者Fe2+ (2分)
(3)方案一:
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,放置一段時(shí)間后,在觀察現(xiàn)象。(2分) |
若溶液顯紅色后,紅色有褪去,則溶液B中含Cl2(2分);若溶液不褪色,則溶液B不含有Cl2(2分) |
方案二:
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滴品紅稀溶液,振蕩,觀察現(xiàn)象(2分) |
若溶液褪色,則溶液B中含Cl2(2分);若溶液不褪色,則溶液B不含有Cl2(2分) |
(4)防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入B中 (2分)
(5)Fe4O5 或2FeO·Fe2O3 (3分)
【解析】
試題分析:(1)步驟④為配制一定濃度的溶液,按實(shí)驗(yàn)時(shí)使用的先后順序,需要的儀器有燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管;(2)由于鐵觸媒的主要成分是鐵的氧化物,鐵的氧化物都是堿性氧化物,可溶于足量稀硫酸,則溶液A的主要成分是硫酸鐵、硫酸亞鐵和硫酸,氯氣具有強(qiáng)氧化性,亞鐵離子具有還原性,則通入氯氣的目的是將亞鐵離子氧化為鐵離子,若氯氣不足,則溶液B中除硫酸鐵外還有硫酸亞鐵或氯化亞鐵,亞鐵離子的存在會(huì)影響滴定時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,影響測(cè)定結(jié)果;(3)若通入氯氣過(guò)量,則溶液中只含有鐵離子,不含亞鐵離子,鐵離子對(duì)檢驗(yàn)溶液中可能含有的氯氣有干擾,因?yàn)樗鼈兌季哂醒趸,都能使淀?KI溶液變藍(lán),因此不能選擇淀粉-KI溶液檢驗(yàn)氯氣的存在與否,也不能選擇酸性高錳酸鉀溶液或KSCN溶液,因?yàn)樗鼈兣c氯氣相遇時(shí)無(wú)明顯變化,只能根據(jù)氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸的酸性和次氯酸的強(qiáng)氧化性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案;方案一: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,放置一段時(shí)間后,再觀察現(xiàn)象,若溶液顯紅色后,紅色有褪去,則溶液B中含Cl2;若溶液不褪色,則溶液B不含有Cl2;方案二:取適量溶液B于試管中,滴加2-3滴品紅稀溶液,振蕩,觀察現(xiàn)象,若溶液褪色,則溶液B中含Cl2;若溶液不褪色,則溶液B不含有Cl2;(4)干燥管B中堿石灰的目的是吸收CO與鐵觸媒反應(yīng)生成的二氧化碳,干燥管C中堿石灰的目的是防止空氣中的CO2和水蒸氣進(jìn)入B中,干擾鐵觸媒組成的測(cè)定實(shí)驗(yàn);(5)由于堿石灰與過(guò)量的CO不反應(yīng),只能吸收CO2,則干燥管B增加的質(zhì)量就是A中反應(yīng)生成的CO2的質(zhì)量,由于CO2的相對(duì)分子質(zhì)量為44,m/M=n,則n(CO2)=11.0g÷44g/mol=0.25mol;根據(jù)碳元素守恒可得關(guān)系式:CO~CO2,則參加反應(yīng)的n(CO)= n(CO2)=0.25mol,由于n•M=m,則m(CO)=0.25mol×28g/mol=7.0g;由于m(CO2)—m(CO)= 11.0g—7.0g=4.0g,根據(jù)氧元素質(zhì)量守恒可得,鐵觸媒中氧元素的質(zhì)量為4.0g;由于鐵觸媒的質(zhì)量為15.2g,則其中鐵元素的質(zhì)量為15.2g—4.0g=11.2g;由于m/M=n,則n(Fe)=11.2g÷56g/mol=0.20mol,則n(O)=4.0g÷16g/mol=0.25mol;鐵觸媒中鐵、氧原子的物質(zhì)的量之比為0.20∶0.25=4∶5,則鐵觸媒的化學(xué)式為Fe4O5 或2FeO·Fe2O3。
考點(diǎn):考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià),涉及配制一定體積溶液所用儀器、溶液B的主要成分、設(shè)計(jì)檢驗(yàn)溶液B中是否含有氯氣的方案、干燥管C中堿石灰的作用、鐵觸媒化學(xué)師的測(cè)定和計(jì)算等。
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
84(m1-m2) |
31m1 |
84(m1-m2) |
31m1 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源: 題型:閱讀理解
催化劑 |
高溫高壓 |
催化劑 |
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2013-2014學(xué)年廣東省高三上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:實(shí)驗(yàn)題
(16分)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 (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 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 |
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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 。
(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 。(相對(duì)原子質(zhì)量:C-12 O-16 Fe-56)
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科目:高中化學(xué) 來(lái)源:2013-2014學(xué)年山東省青島市高三上學(xué)期期中考試化學(xué)試卷(解析版) 題型:填空題
鐵及其化合物在生活、生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。
Ⅰ.鐵觸媒(+2價(jià)鐵和+3價(jià)鐵組成的氧化物)是工業(yè)合成氨的催化劑。某學(xué)習(xí)小組用下列流程測(cè)定鐵觸媒的含鐵量。根據(jù)題意回答相關(guān)問(wèn)題:
(1)步驟①中需用1.50 mol·L-1的硫酸100mL,若用18.4mol·L-1的濃硫酸來(lái)配制,則需要用量筒量取濃硫酸 mL
(2)步驟②通入Cl2的目的是 (用離子方程式表示)
(3)步驟④后需用 (填儀器名稱)取25.00mL稀釋后溶液。
(4)步驟⑤消耗0.10mol·L-1的Na2SO3溶液25.00mL,則鐵觸媒中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。
Ⅱ.目前的研究表明,鐵的某些含氧酸鹽可用于工業(yè)廢水、廢氣的處理。
(1)用K2FeO4處理中性廢水時(shí)與水反應(yīng)生成氫氧化鐵膠體,并放出無(wú)色無(wú)味的氣體和其它物質(zhì),寫(xiě)出反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式 ,處理廢水時(shí)既利用K2FeO4強(qiáng)氧化性,又利用生成氫氧化鐵膠體的 作用。
(2)MFe2O4可以與氫氣反應(yīng)制備新型納米材料氧缺位鐵酸鹽MFe2Ox (3<x<4),其中M表示+2價(jià)的金屬元素,常溫下,MFe2Ox能使工業(yè)廢氣中的SO2轉(zhuǎn)化為S,達(dá)到回收硫、凈化空氣目的,轉(zhuǎn)化過(guò)程表示如下:
則可以判斷x y,氧化性:MFe2Oy SO2(填“>”、“<”或“=”)
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