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    （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)

     

    【答案】

    （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)

    【解析】

    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。

    考点：考查滴定实验仪器的选择、氯气的性质以及检验、实验方案设计与评价以及铁氧化物化学式的确定

     

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：阅读理解

    （2011?怀柔区模拟）合成氨工业生产条件：催化剂：铁触媒，温度：400～500℃，压强：30～50MPa．每生成0.1molNH3放热4.61kJ．
    请回答：
    （1）工业合成氨反应的热化学方程式
    N2（g）+3H2（g）
    催化剂
    高温高压
    2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol
    N2（g）+3H2（g）
    催化剂
    高温高压
    2NH3（g）△H=-92.2kJ/mol
    生产中采用400～500℃的高温，原因之一是考虑催化剂的活性，原因之二是
    提高反应速率，缩短达到平衡的时间
    提高反应速率，缩短达到平衡的时间

    （2）铁触媒是以FeO和Fe2O3为主要成分的氧化物．某铁触媒中n（Fe2+）：n（Fe3+）=1：1，则n（Fe）：n（O）=
    4：5
    4：5
    ．实验测定，当n（Fe2+）：n（Fe3+）=1：2时催化活性最高．Fe2O3中加适量碳粉可制备这种催化活性最高的铁触媒：2Fe2O3+C=4FeO+CO2↑，理论上，240g Fe2O3中需要加入碳粉
    3
    3
    g可以制备这种催化剂．
    （3）某同学为探究某铁触媒的成分，用适量稀硝酸溶解少量样品，取少许所得溶液滴加KSCN出现红色，由此确定该铁触媒中铁为+3价，你认为该结论
    不合理
    不合理
    （填合理或不合理），理由：
    由于硝酸会氧化其中可能存在的二价铁，结果只能判断样品溶解于硝酸后中存在三价铁而不能确定原样品中铁元素的价态
    由于硝酸会氧化其中可能存在的二价铁，结果只能判断样品溶解于硝酸后中存在三价铁而不能确定原样品中铁元素的价态

    （4）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为原料，以HCl-NH4Cl为电解质溶液制取新型燃料电池，同时达到固氮作用．该电池的正极反应式为
    N2+6e-+8H+=2NH4+
    N2+6e-+8H+=2NH4+
    ．

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    科目：高中化学 来源：安徽省宿州市2008年高三第二次教学质量检测理科综合(化学)试题 题型：058

    某研究性学习小组利用以下材料来探究NH3的还原性，部分实验装置如下图．

    材料1：NH3是强还原剂，能将某些金属氧化物还原为金属单质或低价态的氧化物．如：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O

    材料2：Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化还原反应生成Cu2+和Cu，Cu2O＋2H+Cu2+＋Cu＋H2O

    请回答下列问题：

    (1)

    在实验室里，该学习小组设计下列制取纯净干燥氨气的方案，简易、可行的最佳方案是________．

    [　　]

    A．

    加热氯化氨固体，再通过碱石灰

    B．

    在N2和H2的混合气体中加入铁触媒，并加热至500℃，再通过碱石灰

    C．

    加热浓氨水，再通过碱石灰

    D．

    在生石灰中加入浓氨水，再通过碱石灰

    (2)

    为证明NH3还原CuO的反应中有水生成，B中应放入的试剂是________．

    (3)

    当观察到________(填现象)，即表明A中的反应已经完成．

    (4)

    该小组欲用体积比为1∶4的稀硫酸做试剂，检验反应是否有Cu2O固体生成．现用98％的浓硫酸配制1∶4的稀硫酸，所需的玻璃仪器除了胶头滴管外还有________．可证明还原产物中含有Cu2O的操作及现象是________________．

    (5)

    请写出A中生成Cu2O的化学方程式________________．

    (6)

    若用定量的方法测定该反应是否生成Cu2O，最简便且准确的方法是_____________．

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    科目：高中化学 来源：2013-2014学年东北三省四市高三第一次模拟考试理综化学试卷（解析版） 题型：实验题

    铁触媒(铁的氧化物)是合成氨工业的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。

    方案一：用下列实验方法测定铁触媒的含铁量，确定其组成。

    （1）步骤④中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和                     。

    （2）若通入Cl2不足量，溶液B中还含有                会影响测定结果。

    （3） 若通入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：0．1 mol L-1酸性KMnO4溶液、紫色石蕊试液、淀粉-KI溶液、0．1 mol L-1 KSCN溶液、 品红稀溶液

    实验操作

    实验现象与结论

    取适量溶液B于试管中，滴加         ，振荡

    ，放置一段时间后，观察现象。

    若溶液              ，则溶液B中含Cl2；

    若溶液              ，则溶液B中不含Cl2。

    方案二 ：用下列装置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ll.0g，则该铁触媒的化学式可表示为                   。

     

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    科目：高中化学 来源：2013-2014学年山东省青岛市高三上学期期中考试化学试卷（解析版） 题型：填空题

    铁及其化合物在生活、生产中有着广泛的应用。

    Ⅰ．铁触媒(＋2价铁和＋3价铁组成的氧化物)是工业合成氨的催化剂。某学习小组用下列流程测定铁触媒的含铁量。根据题意回答相关问题：

    （1）步骤①中需用1.50 mol·L－1的硫酸100mL，若用18.4mol·L－1的浓硫酸来配制，则需要用量筒量取浓硫酸         mL

    （2）步骤②通入Cl2的目的是                  （用离子方程式表示）

    （3）步骤④后需用            (填仪器名称)取25.00mL稀释后溶液。

    （4）步骤⑤消耗0.10mol·L－1的Na2SO3溶液25.00mL，则铁触媒中铁的质量分数为              。

    Ⅱ．目前的研究表明，铁的某些含氧酸盐可用于工业废水、废气的处理。

    （1）用K2FeO4处理中性废水时与水反应生成氢氧化铁胶体，并放出无色无味的气体和其它物质，写出反应的离子反应方程式                      ，处理废水时既利用K2FeO4强氧化性，又利用生成氢氧化铁胶体的             作用。

    （2）MFe2O4可以与氢气反应制备新型纳米材料氧缺位铁酸盐MFe2Ox (3<x<4)，其中M表示+2价的金属元素，常温下，MFe2Ox能使工业废气中的SO2转化为S，达到回收硫、净化空气目的，转化过程表示如下：

     

    则可以判断x        y，氧化性：MFe2Oy        SO2（填“＞”、“＜”或“=”）

     

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    科目：高中化学 来源：2012-2013学年广东省深圳市高三第二次调研考试理综化学试卷（解析版） 题型：实验题

    铁触媒（铁的氧化物）是硫酸工业的催化剂。某同学设计了以下两种方案研究铁触媒的组成。

    方案一：用下列装置测定铁触媒的含铁量，确定其组成。

    方案二：用下列实验方法测定铁触媒的含铁量，确定其组成。

    （1）步骤④中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和　　         　 。

    （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

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    （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                                    。

     

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