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1.某学习小组用铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)制备Fe3O4纳米材料的流程示意图如下:
已知:步骤⑤中,相同条件下测得Fe3O4的产率与R(R=$\frac{n(\stackrel{+3}{Fe})}{n(\stackrel{+2}{Fe})}$)的关系如图所示.
(1)为提高步骤①的反应速率,可采取的措施是搅拌、适当升高温度.
(2)步骤②中,主要反应的离子方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+
(3)常温下Fe3+、Fe2+以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH如图.该温度下Ksp[Fe(OH)3]=1.0×10-38
沉淀物 Fe(OH)3 Fe(OH)2
 完全沉淀物PH 3.08.3
(4)浊液D中铁元素以FeOOH形式存在.步骤④中,反应的化学方程式是2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O;
步骤④中,反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2目的是加热使其分解除去,防止其在步骤⑤中继续氧化+2价铁元素
(5)⑤反应的离子方程式为2FeOOH+Fe2++2OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+2H2O;步骤⑤中的“分离”包含的步骤有过滤、洗涤.
(6)设浊液D中FeOOH的物质的量为a,滤液B中的铁元素的物质的量为b.为使Fe3O4的产率最高,则$\frac{a}{b}$=0.636.(填数值,小数点后保留3位)

分析 铁泥(主要成分为Fe2O3、FeO和少量Fe)与稀盐酸反应得到的滤液A溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸,加入铁粉还原铁离子:2Fe3++Fe=3Fe2+,过滤过量的铁,滤液B的溶质为氯化亚铁,加入氢氧化钠溶液,生成Fe(OH)2浑浊液,向浑浊液中加入双氧水氧化:2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O,反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2,再与氯化亚铁加热搅拌发生反应:2FeOOH+Fe2++2OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+2H2O,过滤、洗涤、干燥得产品Fe3O4,据此分析解答.

解答 解:(1)搅拌、适当升高温度可提高铁泥与盐酸的反应速率;
故答案为:搅拌;适当升高温度;
(2)滤液A溶质为氯化铁、氯化亚铁、过量的稀盐酸,加入铁粉还原铁离子和反应过量的盐酸:2Fe3++Fe=3Fe2+
故答案为:2Fe3++Fe=3Fe2+
(3)由表可知Fe(OH)3完全沉淀的pH为3.0,即c(H+)=1×10-3mol/L,则c(OH-)=1×1011mol/L,该温度下Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+)•c(OH-3=1×10-5•(1×10-113=1.0×10-38
故答案为:1.0×10-38
(4)步骤④中,浊液D中的氢氧化亚铁与过氧化氢反应生成FeOOH,反应为:2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O;步骤④中,防止其在步骤⑤中继续氧化+2价铁元素,反应完成后需再加热一段时间除去剩余H2O2
故答案为:2Fe(OH)2+H2O2=2FeOOH+2H2O;加热使其分解除去,防止其在步骤⑤中继续氧化+2价铁元素;
(5)⑤为FeOOH与氯化亚铁加热搅拌发生反应生成产品Fe3O4,反应为:2FeOOH+Fe2++2OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+2H2O,过滤、洗涤、干燥得产品Fe3O4
故答案为:2FeOOH+Fe2++2OH-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+2H2O; 过滤;洗涤;
(6)浊液D中FeOOH的物质的量为a,滤液B中的铁元素的物质的量为b,则滤液B中与FeOOH反应的亚铁离子物质的量为b-a,由图可知R(R=$\frac{n(\stackrel{+3}{Fe})}{n(\stackrel{+2}{Fe})}$)=1.75时,Fe3O4的产率最高,则$\frac{a}{b-a}$=1.75,解得:$\frac{a}{b}$=0.636;
故答案为:0.636.

点评 本题考查了物质的制备,涉及对工艺流程的理解、氧化还原反应、对条件的控制选择与理解、溶度积的计算、信息获取与迁移运用等,需要学生具备扎实的基础,题目难度中等.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

11.(1)用双线桥法或单线桥法标出下列反应中电子转移的方向和数目,并指出氧化剂:KNO3和S  氧化产物:CO2
S+2KNO3+3C$\underline{\underline{点燃}}$K2S+N2↑+3CO2
(2)已知硝酸铜受热分解可生成氧化铜、二氧化氮气体、氧气,写出该反应的化学反方程式2Cu(NO32$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2CuO+4NO2↑+O2↑,如果把带火星的木条伸入分解产生的混合气体中,木条复燃,能(填“能”或“不能”)说明二氧化氮能助燃,理由是混合气体中氧气所占的比例和空气中氧气所占的比例几乎相等,如果NO2气体不能助燃,则木条不会复燃.

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12.战国所著《周礼》中记载沿海古人“煤饼烧砺房成灰”(“砺房”即牡蜗壳),并把这种灰称为“蜃”.蔡伦改进的造纸术,第一步沤浸树皮脱胶的碱液可用“蜃”溶于水制得.“蜃”的主要成分是(  )
A.CaOB.Na2CO3C.SiO2D.CaCO3

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9.过氧乙酸(    )是一种常见消毒剂,具强氧化性,减压蒸馏法制备过氧乙酸的步骤及装置如图:
①在三颈烧瓶中加入一定量冰醋酸与浓H2SO4的混合液体,再缓缓加入适量30%的双氧水.
②不断搅拌并控制B中混合液的温度为20~30℃一段时间.
③接入冷凝管和抽气泵,在锥形瓶中收集得到产品.
不同反应物比例,实验测得生成过氧乙酸含量(%)随时间的变化数据(见表),请回答相关问题:
反应物比例
CH3COOH/H2O2
反应时间(小时)
0.51357
2:17.388.469.4211.2613.48
1:110.5612.9213.5420.7220.70
1:26.147.107.9610.3812.36
(1)C仪器中冷水流入口是a(填a或b),生成过氧乙酸的化学方程式是CH3COOH+H2O2$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{\;}$CH3COOOH+H2O.
(2)反应物最佳比例($\frac{C{H}_{3}COOH}{{H}_{2}{O}_{2}}$)是1:1,反应所需时间约5(选填1、3、5、7)小时.
(3)为更好控制反应温度,应增加的措施是B用带温度计的水浴控温.
(4)请设计实验比较Fe3+、Cu2+对过氧乙酸的催化效率.
可供选择的试剂和器材有:a.过氧乙酸溶液;b.1mol/L的FeCl3溶液;c.0.5mol/L的Fe2(SO43溶液;d.0.5mol/L的CuCl2溶液;e.1mol/L的CuSO4溶液;f.计时器;g.测量气体体积的针筒.
你选泽的试剂及器材是a、f、g(选填序号)实验方案是试管连接针筒,检查装置气密性,取等量的过氧乙酸溶液(或a)加入试管中,再分别加入等量的0.5mol/L的Fe2(SO43溶液(或c)和Imol/L的CuSO4溶液(或e),记录相同时间产生气体体积(或产生等体积气体的时间).
(5)产品含量测定.
取2.00mL过氧乙酸试样稀释成100mL,从中取出5.00mL,滴加酸性KmnO4溶液至恰好粉红色,以除去残余H2O2,加入10mL10%溶液和几滴淀粉溶液,摇匀,用0.1000mol/L的Na2S2O3标准液达到至终点(反应方程式为2Na2S2O3+I2═Na2S4O6+2NaI),共消耗13.20mL,Na2S2O3标准液.该样品中过氧乙酸的物质的量浓度是6.6mol/L.

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16.某有机物A的分子式为C9H10O2,其核磁共振氢谱有5个峰,面积之比为1:2:2:2:3,红外光谱如图:

已知,A分子中只含一个苯环,且苯环上只有一个取代基,A与NaOH溶液共热的两种生成物均可用于食品工业(常见防腐剂和饮品),试填空.
(1)A的结构简式为
(2)A的分子结构中只含一个甲基的依据是bc(填序号).
a.A的相对分子质量        b.A的分子式
c.A的核磁共振氢谱图      d.分子的红外光谱图
(3)A的芳香类同分异构体有多种,其中符合下列条件:①分子结构中只含一个官能团;②分子结构中含有一个甲基;③苯环上只有一个取代基,则A的芳香类同分异构体共有5种(不包括A本身),其中水解产物能使FeCl3溶液变紫色的结构简式为

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

6.铅及并化合物在工业生产中具有非常广泛的用途,根据图1流程回答相关问题.

(1)铅是碳的同族元素,且比碳多4个电子层,则铅位于元素周期表第六周期IVA族.
(2)反位条件的控制在工业生产中有着极其重要的作用.把铅块制成铅花的目的是增大接触面积,加快反应速率.途径I中不用14mol•L-1的浓硝酸制备硝酸铅的原因是用14 mol•L-1的浓硝酸反应时,含等物质的量HNO3时,浓硝酸溶解的铅较少,且放出的污染气体较多.
(3)写出(CH3COO)2Pb溶液[(CH3COO)2Pb 为弱电解质与KI溶液反应的离子方程式:(CH3COO)2Pb+2I-═PbI2↓+2CH3COO-
(4)取75.8g (CH3COO)2Pb•nH2O样品在N2气氛中加热,测得剩余固体质量随温度的变化如图2所示(样品在75℃时已完全失去结晶水).
①(CH3COO)2Pb•nH2O中n=3.
②150~200℃间分解产物为PbO和一种有机物M,M能与水反应生成乙酸,则该温度区间内分解反应的化学方程式为(CH3COO)2Pb $\frac{\underline{\;150-200℃\;}}{\;}$PbO+(CH3CO)2O.
(5)T℃时,取一定量的PbI2固体,用蒸馏水配制成饱和溶液.准确移取25.00mL PbI2饱和溶液,分次加入阳离子交换树脂RH(发生反应:2RH+Pb2+═R2Pb+2H+)中,用250mL洁净的锥形瓶接受流出液,用蒸馏水淋洗树脂至流出液呈中性.将洗涤液一并盛放到锥形瓶中,加入酚酞,用0.0025mol•L-1的NaOH溶液滴定,重复上述操作2次,当达到滴定终点时,平均消耗氢氧化钠溶液20.00mL.则T℃时PbI2的Ksp=4.000×10-9

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g)+Q,反应过程中能量(E)的变化如图所示,下列说法正确的是(  )
A.减小压强时,Q的值增大B.升高温度时,Q的值减小
C.该反应是吸热反应D.Q=E3-E1

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

10.下列依据相关实验得出的结论正确的是(  )
A.向某溶液中加入稀盐酸,产生的气体通入足量澄清石灰水,石灰水变浑浊,该溶液一定是碳酸盐溶液
B.用洁净铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应,火焰呈黄色,该溶液一定是钠盐溶液
C.向某溶液中滴加KSCN 溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含Fe2+
D.将某气体通入溴水中,溴水颜色褪去,该气体一定是SO2

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

7.氯胺是由氯气遇到氧气反应生成的一类化合物,是常用的饮用水二级消毒剂,主要包括一氯胺(NH2CL)、二氣胺(NHC12)和三氯胺(NC13).氯胺消毒时首先发生水解,生成具有强烈杀菌作用的次氯酸.
(1)HH2C1中氯元素的化合价为+1 ,其电子式为
(2)NH2C1水解的离子方程式为NH2Cl+2H2O?NH3•H2O+HClO
(3)三氯胺在常温下为黄色黏稠的油状液体,有毒,在弱酸性溶液中稳定性较好,将0.01NCL3通入100mL 0.5mol•L-1 Na2SO4溶液中,转移电子的物质的量为0.06 mol.
(4)已知:
2NH3 (g)+3Cl2 (g) N2(g)+6HCl(g)△H1=-469kJ•mol-1
N2(g)+3C12(g) 2NC13(g)△H2=+520kJ•mol-1
NH3(g)十3Cl2 (g) NCl3 (g)+3HCL(g)△H3则△H3=+25.5kJ•mol-1

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