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某研究性学习小组按下图所示装置设计实验,其中C中装的是酸性高锰酸钾溶液,D中为品红溶液,E中为浓硫酸。请你完成下列实验报告,并回答一些问题。

一、实验目的:研究铁与浓硫酸的反应。
二、实验药品:铁钉、浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液、品红溶液、氧化铜和硫酸铜溶液。
三、实验步骤:

四、回答下列问题:
(1)盛放药品前,检验装置气密性的操作方法和现象是______________。
(2)装置A中放入有关药品后,打开活塞K,将分液漏斗中的液体加入到烧瓶中,关闭分液漏斗上的活塞,点燃酒精灯,烧瓶中反应的化学方程式为______________。
(3)装置G烧杯中盛放的液体是____,其作用是______________。
(4)装置B的作用是贮存多余的二氧化硫,防止其污染环境,则B中盛放的液体是______________。
A.水
B.浓溴水
C.酸性高锰酸钾溶液
D.饱和亚硫酸氢钠溶液
五、问题探究:
在实验过程中,该组同学观察到装置C中溶液的颜色逐渐变浅,装置D中溶液颜色未见明显变化,又过一段时间后,装置F中氧化铜粉末由黑色转变为红色,G烧杯中逐渐冒出气泡,此时装置D中溶液颜色仍未见明显变化。
(1)装置F中氧化铜粉末由黑色转变为红色的原因是___________。
(2)为了验证铁钉与浓硫酸在不加热时是否发生钝化,可采取的方法是_________。

三、②铁遇浓硫酸发生钝化,阻止了铁与浓硫酸继续反应 ③加热使铁表面的氧化物薄膜被破坏并发生反应,溶液中有铁离子生成,并伴随有二氧化硫气体产生
四、(1)将装置G中导管口浸没在水面以下,关闭分液漏斗活塞,打开活塞K,微热装置A,装置G中导管内有气泡冒出;关闭K,装置B长颈漏斗中液面上升(B瓶中液面下降),说明装置不漏气
(2)2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO43+3SO2↑+6H2O
(3)碱液;防止多余的二氧化硫逸出污染环境
(4)D
五、(1)装置A中浓硫酸在加热条件下与铁反应逐渐变为稀硫酸,此时发生反应:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑,生成的H2经过F装置还原氧化铜:H2+CuOCu+H2O
(2)将铁钉放置在冷的浓硫酸中浸泡一段时间后,取出铁钉置于硫酸铜溶液中,观察铁钉表面是否有红色物质析出,若析出红色物质,则表明在不加热条件下铁在浓硫酸中没有发生钝化,否则,铁在浓硫酸中发生了钝化


【试题分析】
本题是一道关于浓硫酸与铁反应的探究性实验题。铁在冷的浓硫酸中能发生钝化,加热时能被浓硫酸氧化,反应生成二氧化硫,二氧化硫在水中的溶解度较大(1∶40),能被溴水或酸性高锰酸钾溶液氧化。装置B的作用是用排液法收集二氧化硫,而不是除去剩余的二氧化硫,应选用饱和亚硫酸氢钠溶液,不能选用溴水或酸性高锰酸钾溶液。装置C用来除去二氧化硫,装置D用来检验二氧化硫是否除尽,装置E用于吸收水蒸气。
实验过程中装置D内的品红溶液未见明显褪色,说明没有SO2进入有氧化铜存在的玻璃管,使氧化铜还原的气体只能是氢气,联想随着反应的进行,浓硫酸变为稀硫酸,铁和稀硫酸反应生成H2。验证铁钉和浓硫酸在不加热时是否发生钝化,可从以下角度考虑:在不加热的条件下,先把铁钉投入到浓硫酸中,然后再把该铁钉取出投入到硫酸铜溶液中,如果发生钝化,铁钉将不与硫酸铜发生置换反应,反之,铁钉应能与硫酸铜发生置换反应生成红色的铜,可根据上述分析设计实验方案。
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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

某研究性学习小组为证明在同温同压下,相同浓度相同体积的不同强度的一元酸与足量镁带反应时,生成氢气的体积相同而反应速率不同,同时测定该实验条件下的气体摩尔体积,设计的简易实验装置如图.该实验的主要操作步骤如下:
①配制浓度均为1mol/L的盐酸和醋酸溶液;
②用
酸式滴定管
酸式滴定管
量取10.00mL 1mol/L的盐酸和醋酸溶液分别加入两个锥形瓶中;
③分别称取除去表面氧化膜的镁带a g,并系于铜丝末端,a的数值至少为
0.12
0.12

④在广口瓶中装足量的水,按图连接好装置;检查装置的气密性;
⑤将铜丝向下移动,使足量镁带浸入酸中(铜丝不与酸接触),至反应完全,记录
反应所需时间
反应所需时间

⑥反应结束后待温度恢复到室温,若丙中液面高于乙中液面,读取量筒中水的体积前,应
将量筒缓缓向下移动,使乙、丙中液面相平
将量筒缓缓向下移动,使乙、丙中液面相平
,读出量筒中水的体积为V mL.
请将上述步骤补充完整并回答下列问题:
(1)用文字表述④检查该装置气密性的操作与观察方法:
往丙中加水没过导气管口下端,两手掌紧贴甲外壁一会儿,若观察到丙中导气管冒气泡,表明装置不漏气;
往丙中加水没过导气管口下端,两手掌紧贴甲外壁一会儿,若观察到丙中导气管冒气泡,表明装置不漏气;

(2)本实验中应选用
B
B
(填序号)的量筒.
A.100mL B.200mL C.500mL
(3)若水蒸气的影响忽略不计,在实验室条件下,气体摩尔体积的计算式为Vm=
0.2VL/mol
0.2VL/mol

(4)速率不等的原因是
H+浓度不同
H+浓度不同
,铜丝不与酸接触的原因是
防止形成原电池,加快反应速率,干扰实验测定;
防止形成原电池,加快反应速率,干扰实验测定;

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2010?烟台一模)硫酸工厂周围的空气中有较多的二氧化硫.某研究性学习小组为了测定空气
中二氧化硫的体积分数设计了如下两个方案:
方案一:取标准状态下的空气V L(内含N2、O2、CO2、SO2等),缓慢通过足量溴水,在所得的溶液中加入过量的氯化钡溶液后,过滤,将沉淀洗涤、干燥,称得其质量为m g.
请回答:
(1)加入过量的氯化钡溶液的目的是
使生成的SO42-完全转化为沉淀
使生成的SO42-完全转化为沉淀

(2)过滤后,若在滤液中加入硫酸钠溶液,有白色沉淀产生,说明
所加入的BaCl2溶液过量,SO42-已完全转化为沉淀
所加入的BaCl2溶液过量,SO42-已完全转化为沉淀

(3)过滤后,一般要用蒸馏水洗涤沉淀2-3次,以除去附在沉淀上的可溶性物质.请说明应通过什么方法验证可溶物质是否已被除尽
(要求:实验过程、使用的试剂、现象及结论)
方案二:如图所示,装置中反应管内装有碘的淀粉溶液.按设计意图,将空气(内含N2、O2、CO2、SO2等)通过此装置时,其中的SO2被吸收,量气管内增加的体积为其余气体的体积.
(4)反应管内溶液蓝色消失后,没有及时停止通气,则测得的SO2的含量
偏低
偏低
 (选填“偏高”、“偏低”或“不受影响”).
(5)反应管内碘的淀粉溶液可以用下列
B
B
(填代号)代替.
A.NaOH溶液      B.酸性KMnO4溶液
C.Na2SO3溶液    D.BaCl2溶液
(6)研究小组经过讨论发现方案二的设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果(不属于操作错误),你认为该缺陷是
溶液中在I2将SO2氧化的同时,原空气中的O2也能将SO2氧化而被吸收,导致所测含量偏高
溶液中在I2将SO2氧化的同时,原空气中的O2也能将SO2氧化而被吸收,导致所测含量偏高

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2011?南关区二模)某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究.
(1)提出假设 
①该反应的气体产物是CO2
②该反应的气体产物是CO.
③该反应的气体产物是
CO2和CO的混合物
CO2和CO的混合物

(2)设计方案   
如图所示,将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比.
(3)查阅资料
氮气不与碳、氧化铁发生反应.实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气.请写出该反应的离子方程式:
NH4++NO2-
  △  
.
 
N2↑+2H2O
NH4++NO2-
  △  
.
 
N2↑+2H2O

(4)实验步骤
①按如图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀,放入10.38g的硬质玻璃管中;
②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气;
③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊;
④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气.冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为53.02g;
⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为1g.步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为
步骤②中是为了排尽空气,步骤④是为了赶出所有的二氧化碳,确保被完全吸收
步骤②中是为了排尽空气,步骤④是为了赶出所有的二氧化碳,确保被完全吸收

(5)数据处理
试根据实验数据分析,写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式:
5C+2Fe2O3
  △  
.
 
4Fe+4CO+CO2
5C+2Fe2O3
  △  
.
 
4Fe+4CO+CO2

(6)实验优化
学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善.
①甲同学认为:应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液,其理由是
氢氧化钡的溶解度大,浓度大,使二氧化碳被吸收的更完全,碳酸钡的相对原子质量大于碳酸钙的,称量时相对误差小
氢氧化钡的溶解度大,浓度大,使二氧化碳被吸收的更完全,碳酸钡的相对原子质量大于碳酸钙的,称量时相对误差小

②从环境保护的角度,请你再提出一个优化方案:
在尾气口处加一点燃的酒精灯
在尾气口处加一点燃的酒精灯

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

(2013?江苏)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO4?7H2O)通过下列反应制备:FeSO4+Na2CO3═FeCO3↓+Na2SO4  FeCO3+C6H8O7═FeC6H6O7+CO2↑+H2O 下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0mol?L-1计算).
金属离子 开始沉淀的pH 沉淀完全的pH
Fe3+ 1.1 3.2
Al3+ 3.0 5.0
Fe2+ 5.8 8.8
(1)制备FeCO3时,选用的加料方式是
c
c
 (填字母),原因是
避免生成Fe(OH)2沉淀
避免生成Fe(OH)2沉淀

a.将FeSO4溶液与Na2CO3溶液同时加入到反应容器中
b.将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c.将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中
(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是
取最后一次的洗涤滤液1~2 mL 于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净
取最后一次的洗涤滤液1~2 mL 于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净

(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中,再加入少量铁粉,80℃下搅拌反应.①铁粉的作用是
防止+2价的铁元素被氧化
防止+2价的铁元素被氧化
.②反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是
加入适量柠檬酸让铁粉反应完全
加入适量柠檬酸让铁粉反应完全

(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体.分离过程中加入无水乙醇的目的是
降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出
降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出

(5)某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3) 出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁.请结合如图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4?7H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应,
“(过滤,)向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤”
或“过滤,向滤液中滴加过量的NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体,向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量的铁粉,充分搅拌后,过滤”
“(过滤,)向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤”
或“过滤,向滤液中滴加过量的NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体,向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量的铁粉,充分搅拌后,过滤”
,得到FeSO4溶液,
(滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到60℃饱和溶液,冷却至0℃结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥
(滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到60℃饱和溶液,冷却至0℃结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥
,得到FeSO4?7H2O 晶体.

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科目:高中化学 来源: 题型:

精英家教网某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究.
(1)提出假设:①气体产物是CO2
②气体产物是CO.
③气体产物是
 

(2)设计方案  如图所示,将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比.

(3)查阅资料
氮气不与碳、氧化铁发生反应.实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气,该反应的离子方程式:
 

(4)实验步骤
①按上图连接装置,并检查装置的气密性,称取3.20g氧化铁、2.00g碳粉混合均匀,放入48.48g的硬质玻璃管中;
②加热前,先通一段时间纯净干燥的氮气;
③停止通入N2后,夹紧弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水(足量)变浑浊;
④待反应结束,再缓缓通入一段时间的氮气.冷却至室温,称得硬质玻璃管和固体总质量为52.24g;
⑤过滤出石灰水中的沉淀,洗涤、烘干后称得质量为2.00g.
步骤②、④中都分别通入N2,其作用分别为
 

(5)数据处理
试根据实验数据分析判断,前面的假设
 
(填①、②、③)是正确的.写出该实验中氧化铁与碳发生反应的化学方程式:
 

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