Question

（16分）铁触媒(铁的某氧化物)是工业合成氨的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。
方案一：用下列流程测定铁触媒的含铁量，确定其组成。

（1）步骤④后面需用                     (填仪器名称)取25.00mL稀释后溶液。
（2）因为通入Cl₂不足量，“溶液B”中还含有                   会影响测定结果。
（3）因为通入Cl₂过量且加热煮沸不充分，“溶液B”中可能含有Cl₂。请设计实验方案检验Cl₂，完成下列实验报告。
限选试剂：0.1mol·L^－1酸性KMnO₄溶液、紫色石蕊试液、品红稀溶液、淀粉-KI溶液、0.1moL·L^－1KSCN溶液

实验操作	实验现象与结论

 
方案二：用下列实验方法测定铁触媒的含铁量，确定其组成。

（4）“干燥管C”的作用是                                              。
（5）称取15.2g铁触媒进行上述实验。充分反应后，测得“干燥管B”增重11.0g，则该铁触媒的化学式可表示为                      。(相对原子质量：C－12  O－16 Fe－56)

Answer 1

（1）酸式滴定管(或移液管)（2分）（2）FeCl₂或者FeSO₄或者Fe²⁺(2分)
（3）

实验操作	预期现象和结论
取适量溶液B于试管中，滴加2-3滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象。(2分)	若溶液显红色，后红色褪去，则溶液B中含Cl2(2分)； 若溶液变红后不褪色，则溶液B不含有Cl2(2分)

 
（加入品红稀溶液也得分）
（4）防止空气中的CO₂和水蒸气进入B中（2分）（5）Fe₄O₅或2FeO·Fe₂O₃(4分)

试题分析：（1）要量取25.00mL稀释后溶液，则需要滴定管（或移液管）。由于溶液显酸性，因此应该用酸式滴定管。
（2）氯气具有强氧化性，如果氯气不足，则溶液中就可能含有未被氧化的亚铁离子。
（3）氯气具有氧化性，能氧化碘化钾。但由于溶液中含有铁离子，铁离子也能氧化碘化钾，所以不能选择淀粉碘化钾。由于氯气溶液中显酸性，同时生成你的次氯酸还具有强氧化性，具有漂白性，据此可以检验。即取适量溶液B于试管中，滴加2-3滴紫色石蕊试液，振荡，观察现象。若溶液显红色，后红色褪去，则溶液B中含Cl₂；若溶液变红后不褪色，则溶液B不含有Cl₂。
（4）CO还原铁的氧化物生成单质铁和CO₂，CO₂被碱石灰吸收，据此可以计算铁的氧化物中氧元素的质量。但由于空气中含有CO₂和水蒸气，也能被碱石灰吸收干扰实验，所以C中碱石灰的作用是防止空气中的CO₂和水蒸气进入B中。
（5）碱石灰吸收反应中生成的CO₂，所以碱石灰增加的质量就是CO₂的质量。则根据“干燥管B”增重11.0g可知，反应中生成CO₂的物质的量＝11.0g÷44g/mol＝0.25mol。CO结合氧化物中氧元素生成CO₂，所以氧化物中氧元素的质量＝0.25mol×16g/mol＝4.0g，则氧化物中铁元素的质量＝15.2g－4.0g＝11.2g，物质的量＝11.2g÷56g/mol＝0.2mol，因此氧化物中铁和氧的原子个数之比＝0.2:0.25＝4:5，所以该铁触媒的化学式可表示为Fe₄O₅或2FeO·Fe₂O₃。