【題目】利用H2還原鐵的氧化物并確定其組成的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有硫化物等雜質(zhì),焦性沒食子酸溶液可吸收少量氧氣)。

回答下列問題:

1裝置Q(啟普發(fā)生器)用于制備H2,還可用于_____(填字母,下同)

A.生石灰與濃氨水制NH3 B.過氧化鈉與水制O2

C.硫化鐵固體與稀硝酸制H2S D.大理石與稀鹽酸制CO2

2①②③中依次盛裝的試劑為__________________。

A.KMnO4酸性溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液

B.焦性沒食子酸溶液、濃H2SO4、KMnO4酸性溶液

C. KMnO4酸性溶液焦性沒食子酸溶液、H2SO4

KMnO4酸性溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_____________。

3加熱管式爐打開活塞K”這兩步操作應(yīng)該先進行的是__________,在這兩步之間還應(yīng)進行的操作是_______________。

4反應(yīng)過程中G管逸出的氣體是___________,其處理方法是___________

5結(jié)束反應(yīng)時,應(yīng)該___________,待裝置冷卻后稱量并記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。

6假設(shè)反應(yīng)完全后瓷舟中的固體只有Fe單質(zhì),實驗中測得了下列數(shù)據(jù): ①瓷舟的質(zhì)量為30.4g;瓷舟和FexOy的總質(zhì)量為42.0g;反應(yīng)前U形管及內(nèi)盛物的總質(zhì)量為98.4g反應(yīng)后U形管及內(nèi)盛物的總質(zhì)量為102.0g。由以上數(shù)據(jù)計算并確定該鐵的氧化物的化學式為____________。

【答案】 D C 8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O 打開活塞K 檢驗H2 的純度 氫氣(H2) G管口處放置一個點燃的酒精燈 先停止加熱,冷卻至室溫后,再關(guān)閉活塞K Fe3O4

【解析】H2還原鐵的氧化物,裝置Q用于制備氫氣,因鹽酸易揮發(fā),則①、③應(yīng)分別用于除去HCl、H2S、氧氣和水,得到干燥的氫氣與鐵的氧化物在加熱條件下反應(yīng)生成鐵,實驗結(jié)束后應(yīng)先停止加熱再停止通入氫氣,以避免鐵被重新氧化。

(1)裝置Q(啟普發(fā)生器)用于制備H2。A.生石灰與濃氨水制NH3時生成的氫氧化鈣微溶于水,會堵塞啟普發(fā)生器,錯誤;B.過氧化鈉能夠與水劇烈反應(yīng),放出大量的熱,不能用啟普發(fā)生器作為反應(yīng)裝置,錯誤;C.稀硝酸具有強氧化性,硫化鐵固體與稀硝酸不能反應(yīng)制得H2S,應(yīng)該選用稀硫酸,錯誤;D.大理石的主要成分為碳酸鈣,不溶于水,與稀鹽酸制CO2可以選用啟普發(fā)生器作為反應(yīng)裝置,正確;故選D;

(2)裝置Q用于制備氫氣,因鹽酸易揮發(fā),則①、③應(yīng)分別用于除去HClH2S、氧氣和水,得到干燥的氫氣與鐵的氧化物在加熱條件下反應(yīng)生成鐵,應(yīng)最后通過濃硫酸干燥,①②③中依次盛裝的試劑為KMnO4酸性溶液、焦性沒食子酸溶液、濃HSO4;KMnO4酸性溶液用于吸收H2S,反應(yīng)的離子方程式為8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O,故答案為:C;8MnO4-+5H2S+14H+=8Mn2++5SO42-+12H2O

(3)需要通過生成的氫氣排盡裝置中的空氣,加熱管式爐打開活塞K”這兩步操作應(yīng)該先進行的是打開活塞K,氫氣中如果混有空氣,加熱時會發(fā)生爆炸,因此在這兩步之間還應(yīng)檢驗H2的純度,故答案為:打開活塞K;檢驗H2的純度;

(4)反應(yīng)過程中G管逸出的氣體是未反應(yīng)的氫氣,氫氣極易燃燒,不能直接排空,可以在G管口處放置一個點燃的酒精燈,故答案為:氫氣(H2);在G管口處放置一個點燃的酒精燈;

(5)實驗結(jié)束后應(yīng)先停止加熱再停止通入氫氣,以避免鐵被重新氧化,故答案為:先停止加熱,冷卻至室溫后,再關(guān)閉活塞K

(6)U形管內(nèi)的堿石灰是原來吸收生成的水蒸氣,因此生成的水的質(zhì)量為102.0g-98.4g=3.6g,物質(zhì)的量為0.2mol,FexOy的質(zhì)量=42.0g-30.4g=11.6g,其中含有O元素的物質(zhì)的量為0.2mol,質(zhì)量為0.2mol×16g/mol=3.2g,則鐵元素的質(zhì)量為11.6g-3.2g=8.4g,物質(zhì)的量為=0.15mol,因此==,則該鐵的氧化物的化學式為Fe3O4,故答案為:Fe3O4。

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