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铁砂的主要成分是微粒状的磁性氧化铁、石灰石等的混合物.某化学兴趣小组从铁砂中分离磁性氧化铁,并进行一系列的实验
(1)从定性角度设计实验方案,利用化学方法探究分离得到的磁性氧化铁中铁元素的价态,并填写在下表中横线空白处.
实验方案实验现象与结论
取少量样品,用稀硫酸溶解后,分成两份:
一份①
 
,另一份滴加KSCN溶液.
 
现象说明存在;
滴加KSCN溶液变红色,说明存在.
(2)取分离得到的磁性氧化铁与足量的铝粉混合进行铝热反应,取出生成的铁块(假设铁已全部被还原),并进一步测定其中铁的纯度,按以下流程进行试验:
几种氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的PH如下表所示:
  Fe(OH)2 Fe(OH)3 Al(OH)2 Mg(OH)2
开始沉淀的PH 7.52.8 4.2  9.6
完全沉淀的PH 9.7 4 5 11
试回答:
①写出该铝热反应的化学方程式:
 

②试剂A应选择
 
,反应Ⅲ中控制PH=4的目的是
 

A、稀盐酸 B、氧化铁 C、H2O2溶液 D、氨水 E、KMnO4溶液
③操作Ⅰ的名称是
 
.操作Ⅱ中固体M应放在
 
仪器中加热.
④若称取的铁块的质量为5.0g,最终红色粉末质量为6.5g,则该铁块的纯度是
 

⑤试再设计一种测定该铁块中铁的纯度的实验方法,并简要叙述.
 
考点:物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用,探究物质的组成或测量物质的含量,铁及其化合物的性质实验
专题:实验设计题
分析:(1)磁性氧化铁为Fe3O4,可硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁,可用KMnO4溶液检验Fe2+,用KSCN检验Fe3+
(2)①铝和四氧化三铁反应生成铁和氧化铝;
②根据题意可知,本实验要定量检测所得“铁块”的成分,故要通过实验流程,将铁元素完全沉淀;而根据表格可知,要使铁元素完全沉淀而铝和镁不沉淀,需将Fe2+转化为Fe3+,然后沉淀;
③根据操作Ⅰ需要分离出难溶物、操作Ⅱ由氢氧化铁得到氧化铁判断操作方法;
④最终红色粉末质量为6.5g,为氧化铁,可计算铁的质量,进而计算质量分数;
⑤可生成硫酸亚铁,用高锰酸钾滴定测量.
解答: 解:(1)①磁性氧化铁为Fe3O4,可硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁,可用KMnO4溶液检验Fe2+,②如酸性 KMnO4溶液褪色,可说明含有Fe2+,用KSCN检验Fe3+
故答案为:滴加酸性 KMnO4溶液;酸性 KMnO4溶液褪色;
(2)①铝和四氧化三铁反应生成铁和氧化铝,方程式为8Al+3Fe3O4
 高温 
.
 
4Al2O3+9Fe,故答案为:8Al+3Fe3O4
 高温 
.
 
4Al2O3+9Fe;
②根据表格 可知,要使铁元素完全沉淀而铝离子和镁离子不沉淀,需将Fe2+转化为Fe3+,故需要加入H2O2;然后调节4≤pH<4.2即可将Fe3+沉淀而Al3+、Mg2+不沉淀,
故答案为:C;使 Fe3+离子完全沉淀,而 Al3+离子不沉淀,从而达到分离目的;
③操作Ⅰ的目的是将生成的氢氧化铁从混合液中分离,操作方法为过滤、洗涤;操作Ⅱ为将氢氧化铁转化成氧化铁,操作方法为灼烧,应在坩埚中进行,
故答案为:过滤、洗涤沉淀;坩埚;
④最终红色粉末质量为6.5g,为氧化铁,n(Fe2O3)=
6.5g
160g/mol
=0.0406mol,m(Fe)=4.55g,ω(Fe)=
4.55g
5g
×100%=91%,故答案为:91%;
⑤本实验的方法是将铁最终转化为氧化铁,根据氧化铁的质量测量含量,也可将铁转化为亚铁离子,然后用酸性高锰酸钾滴定测量,方法是取一定质量铁块完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用一定浓度的酸性 KMnO4溶液滴定,
故答案为:取一定质量铁块完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用一定浓度的酸性 KMnO4溶液滴定.
点评:本题考查物质的性质探究以及物质的含量测定,为高考常见题型,侧重于学生的分析、计算和实验能力的考查,注意把握实验的原理,难度中等.
练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:

某同学设计一个燃料电池(如图所示),目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜.

根据要求回答相关问题:
(1)通入氢气的电极为
 
极,其电极反应式为
 

(2)乙装置中石墨电极的电极反应式为
 
.反应一段时间后,在乙装置中滴入酚酞溶液,
 
区(填“铁极”或“石墨极”)的溶液先变红.通过X的离子是
 
.电解一段时间后若要恢复原溶液的成分和浓度,应该采用
 
的办法.
(3)若在标准状况下,有224ml氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为
 
;丙装置中阴极析出产物的质量为
 
.如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将
 
(填“增大”“减小”或“不变”).

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科目:高中化学 来源: 题型:

已知苯的密度约为0.9g/mL,四氯化碳的密度为1.6g/mL.有同学用苯、四氯化碳、酸性高锰酸钾稀溶液(密度近似为1.0g/mL)进行了如下兴趣实验:
(1)该同学在小试管中先后加入上述三种液体各2mL,得到了一个夹心饼干式的液柱,则上述三种液体的加入顺序是
 

(2)该同学将(1)所得液体充分震荡后静置,他将看到的现象是
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

工业上用异丙苯氧化法合成苯酚,其生产流程如图:

有关物质的性质如下表:
物质沸点溶解性主要化学性质
异丙苯152.4℃不溶于水,易溶于酒精.可被强氧化剂氧化
苯酚181.8℃微溶于冷水,易溶于热水和酒精等有机溶剂.易被氧化
丙酮56.2℃易溶于水和有机溶剂不易被氧化
(1)检验有机相中是否含有水的方法是
 

(2)“操作2”的名称是
 

(3)丙酮中常含有苯酚和异丙苯中的一种或者两种有机物杂质,某同学做了如下检验.
检验项目实验方案
检验丙酮中一定存在有机杂质的方法是
 
A.酸性KMnO4溶液,加热
B.乙醇,溶解
C.NaOH溶液(酚酞),加热
检验丙酮中一定含有苯酚的方案是:取少许待测液置于试管中,滴加1~2滴FeCl3溶液.预期的实验现象和结论是
 
(4)为测定某工厂排放的污水中苯酚的含量,进行如下实验:取污水试样10.00mL加水稀释至100mL,加入10.0mL一定浓度的KBrO3和KBr的混合溶液,立即加入5mL盐酸,摇匀后加入1g KI固体(足量),再摇匀,放置5min.用0.01000mol/L Na2S2O3标准溶液滴定至淡黄色,加入1mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好褪去,用去Na2S2O3标准溶液14.46mL.同时以水代替污水试样做对比实验,用去Na2S2O3标准溶液38.46mL.已知上述实验中发生的反应有:KBrO3+5KBr+6HCl═3Br2+3H2O+6KCl;2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI
则此污水中苯酚的含量(以mg/L表示)
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

铁屑可用于地下水脱氮,其实验室研究步骤如下:
Ⅰ、将铁屑浸泡在0.5mol/L盐酸中进行预处理.
Ⅱ、30min后,用去离子水反复冲洗,至冲洗后液体的pH为中性.在N2保护下烘干备用.
Ⅲ、在蒸馏水中加入硝酸钾配制硝酸钾溶液.
Ⅳ、将酸预处理后的铁屑加入硝酸钾溶液中.
请回答:
(1)盐酸溶解Fe2O3的离子方程式是
 

(2)烘干时需要在N2保护下进行的原因是
 

(3)将步骤Ⅱ中冲洗后的溶液在空气中加热蒸发灼烧,最终得到的固体是
 

(4)将酸性条件下,铁与NO3-反应的离子方程式补充完整:
Fe+NO3-+Fe2++NH4++
(5)已知活性炭能吸附NH4+、OH-.步骤Ⅳ中操作时将铁屑和活性炭同时加入硝酸钾溶液中,可以提高脱氮的效果,其原因是
 

(6)研究表明溶液pH会影响铁屑脱氮的效果,反应体系的pH分别控制在4和8.5时,NO3-的去除率分别为90%和15%.正常地下水中含有CO32-,会影响脱氮的效果,用化学用语和文字简述其原因
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

某研究性学习小组设计了一组实验验证元素周期律.
甲同学在a、b、c三只烧杯里分别加入50mL水,再分别滴加几滴酚酞溶液,依次加入大小相近的锂、钠、钾块,观察现象.
①甲同学设计实验的目的是
 

②反应最剧烈的烧杯是
 
(填字母);
③写出b烧杯里发生反应的离子方程式
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

某同学设计实验验证非金属元素的非金属性越强,对应的最高价含氧酸的酸性就越强.他设计了如图装置以验证碳、氮、硅元素的非金属性强弱.该同学设计的实验可直接证明三种酸的酸性强弱,已知A是强酸,常温下可与铜反应;B是块状固体;打开分液漏斗的活塞后,C中可观察到白色沉淀生成.
①写出所选用物质的化学式:A、
 
; B、
 
;C、
 

②写出烧瓶中发生反应的化学方程式:
 

③写出烧杯中发生反应的化学方程式:
 

④碳、氮、硅元素的非金属性强弱顺序为
 

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科目:高中化学 来源: 题型:

溴乙烷在不同溶剂中与NaOH可发生不同类型的反应,生成不同的反应产物.
某同学依据溴乙烷的性质,用如图实验装置(铁架台、酒精灯略)验证取代反应和消去反应的产物,请你一起参与探究.
实验操作Ⅰ:在试管中加入5mL 1mol/L NaOH水溶液和5mL溴乙烷,将试管如图固定后,加热.
(1)请写出该反应的化学方程式
 

(2)观察到
 
现象时,表明溴乙烷与NaOH溶液已完全反应.
(3)欲将生成的乙醇从反应混合物中进行分离出来,最简单的操作是
 

(4)请简述如何检验溴乙烷中含有溴元素
 

实验操作Ⅱ:在试管中加入5mL NaOH乙醇溶液和5mL溴乙烷,将试管如图固定后,加热.
(5)请写出该反应的化学方程式
 

(6)为证明溴乙烷在NaOH乙醇溶液中发生的是消去反应,在你设计的实验方案中,需要检验的是
 
,检验的方法是
 
(需说明:所用的试剂、简单的实验操作及预测产生的实验现象).

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科目:高中化学 来源: 题型:

某兴趣小组探究NH3的有关性质:
(1)写出实验室制取氨气的化学方程式
 

(2)要得到干燥的氨气可选用作干燥剂
 

A.碱石灰     B.浓硫酸    C.浓硝酸     D.氢氧化钠溶液
(3)下面是某同学设计的实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是
 


(4)已知NH3极易溶于水,而难溶于有机溶剂CCl4(已知CCl4的密度大于水的密度),下列装置不适宜做NH3气体尾气吸收装置的是
 

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