Question

（16分）鐵觸媒(鐵的某氧化物)是工業(yè)合成氨的催化劑。某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下兩種方案研究鐵觸媒的組成。

方案一：用下列流程測定鐵觸媒的含鐵量，確定其組成。

 

（1）步驟④后面需用                      (填儀器名稱)取25.00mL稀釋后溶液。

（2）因?yàn)橥ㄈ隒l₂不足量，“溶液B”中還含有                    會(huì)影響測定結(jié)果。

（3）因?yàn)橥ㄈ隒l₂過量且加熱煮沸不充分，“溶液B”中可能含有Cl₂。請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案檢驗(yàn)Cl₂，完成下列實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

限選試劑：0.1mol·L^－1酸性KMnO₄溶液、紫色石蕊試液、品紅稀溶液、淀粉-KI溶液、0.1moL·L^－1KSCN溶液

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論

 

方案二：用下列實(shí)驗(yàn)方法測定鐵觸媒的含鐵量，確定其組成。

（4）“干燥管C”的作用是                                               。

（5）稱取15.2g鐵觸媒進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)。充分反應(yīng)后，測得“干燥管B”增重11.0g，則該鐵觸媒的化學(xué)式可表示為                       。(相對原子質(zhì)量：C－12  O－16  Fe－56)

 

Answer 1

【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）

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
取適量溶液B于試管中，滴加2-3滴紫色石蕊試液，振蕩，觀察現(xiàn)象。(2分)	若溶液顯紅色，后紅色褪去，則溶液B中含Cl2(2分)； 若溶液變紅后不褪色，則溶液B不含有Cl2(2分)

 

（加入品紅稀溶液也得分）

（4）防止空氣中的CO₂和水蒸氣進(jìn)入B中（2分）（5）Fe₄O₅或2FeO·Fe₂O₃(4分)

【解析】

試題分析：（1）要量取25.00mL稀釋后溶液，則需要滴定管（或移液管）。由于溶液顯酸性，因此應(yīng)該用酸式滴定管。

（2）氯氣具有強(qiáng)氧化性，如果氯氣不足，則溶液中就可能含有未被氧化的亞鐵離子。

（3）氯氣具有氧化性，能氧化碘化鉀。但由于溶液中含有鐵離子，鐵離子也能氧化碘化鉀，所以不能選擇淀粉碘化鉀。由于氯氣溶液中顯酸性，同時(shí)生成你的次氯酸還具有強(qiáng)氧化性，具有漂白性，據(jù)此可以檢驗(yàn)。即取適量溶液B于試管中，滴加2-3滴紫色石蕊試液，振蕩，觀察現(xiàn)象。若溶液顯紅色，后紅色褪去，則溶液B中含Cl₂；若溶液變紅后不褪色，則溶液B不含有Cl₂。

（4）CO還原鐵的氧化物生成單質(zhì)鐵和CO₂，CO₂被堿石灰吸收，據(jù)此可以計(jì)算鐵的氧化物中氧元素的質(zhì)量。但由于空氣中含有CO₂和水蒸氣，也能被堿石灰吸收干擾實(shí)驗(yàn)，所以C中堿石灰的作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進(jìn)入B中。

（5）堿石灰吸收反應(yīng)中生成的CO₂，所以堿石灰增加的質(zhì)量就是CO₂的質(zhì)量。則根據(jù)“干燥管B”增重11.0g可知，反應(yīng)中生成CO₂的物質(zhì)的量＝11.0g÷44g/mol＝0.25mol。CO結(jié)合氧化物中氧元素生成CO₂，所以氧化物中氧元素的質(zhì)量＝0.25mol×16g/mol＝4.0g，則氧化物中鐵元素的質(zhì)量＝15.2g－4.0g＝11.2g，物質(zhì)的量＝11.2g÷56g/mol＝0.2mol，因此氧化物中鐵和氧的原子個(gè)數(shù)之比＝0.2:0.25＝4:5，所以該鐵觸媒的化學(xué)式可表示為Fe₄O₅或2FeO·Fe₂O₃。

考點(diǎn)：考查滴定實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、氯氣的性質(zhì)以及檢驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評價(jià)以及鐵氧化物化學(xué)式的確定