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20. 已知Fe₂O₃在氢气流中加热时,在不同的温度条件下可生成Fe₃O₄、FeO或Fe,上述反应利用了氢气的______性。为了探究某次实验中氢气与氧化铁反应的产物,某科学兴趣小组将反应生成的固体称量后放入硫酸铜溶液中,已知铁的氧化物不与硫酸铜反应,且不溶于水。一段时间后过滤,将得到的固体干燥并再次称量,若发现固体质量______(选填“增加”“减少”或“不变”),则可认为产物中有Fe。
答案:
还原;增加
解析:氢气与$Fe_2O_3$反应中,H元素化合价升高,H₂作还原剂,体现还原性。
若产物中有Fe,Fe与$CuSO_4$反应:$Fe + CuSO_4=FeSO_4 + Cu$,每56份Fe生成64份Cu,固体质量增加,所以若固体质量增加,说明产物中有Fe。
解析:氢气与$Fe_2O_3$反应中,H元素化合价升高,H₂作还原剂,体现还原性。
若产物中有Fe,Fe与$CuSO_4$反应:$Fe + CuSO_4=FeSO_4 + Cu$,每56份Fe生成64份Cu,固体质量增加,所以若固体质量增加,说明产物中有Fe。
21. 某溶液可能由稀盐酸、碳酸钠溶液、硫酸钠溶液和氯化铜溶液中的几种混合而成。某同学取五份此溶液样品,分别进行了如下实验:
①用pH试纸测得溶液的pH小于7;
②加入稀盐酸,无明显现象;
③加入足量的氯化钡溶液,无明显现象;
④加入硝酸银溶液,产生白色沉淀,该沉淀不溶于稀硝酸;
⑤逐滴加入NaOH溶液,开始无现象,随后产生蓝色絮状沉淀。
(1)写出实验④中白色沉淀的化学式:______,⑤中产生蓝色絮状沉淀的化学方程式:______。
(2)该同学最终确定上述溶液由盐酸和氯化铜溶液混合而成。请分析,该同学最少只需要完成上述哪几个实验,即可得出此结论:______(填实验编号)。
①用pH试纸测得溶液的pH小于7;
②加入稀盐酸,无明显现象;
③加入足量的氯化钡溶液,无明显现象;
④加入硝酸银溶液,产生白色沉淀,该沉淀不溶于稀硝酸;
⑤逐滴加入NaOH溶液,开始无现象,随后产生蓝色絮状沉淀。
(1)写出实验④中白色沉淀的化学式:______,⑤中产生蓝色絮状沉淀的化学方程式:______。
(2)该同学最终确定上述溶液由盐酸和氯化铜溶液混合而成。请分析,该同学最少只需要完成上述哪几个实验,即可得出此结论:______(填实验编号)。
答案:
(1)$AgCl$;$CuCl_2 + 2NaOH=Cu(OH)_2\downarrow+ 2NaCl$
(2)①③⑤
解析:(1)实验④中白色沉淀不溶于稀硝酸,是AgCl;⑤中蓝色絮状沉淀是$Cu(OH)_2$,反应方程式为$CuCl_2 + 2NaOH=Cu(OH)_2\downarrow+ 2NaCl$。
(2)①pH<7说明溶液显酸性,一定含盐酸,不含$Na_2CO_3$(盐酸与$Na_2CO_3$反应);③加入$BaCl_2$无现象,说明不含$Na_2SO_4$;⑤加NaOH开始无现象(盐酸与NaOH反应),后产生蓝色沉淀($CuCl_2$与NaOH反应),说明含$CuCl_2$,所以完成①③⑤即可确定溶液由盐酸和氯化铜组成。
(2)①③⑤
解析:(1)实验④中白色沉淀不溶于稀硝酸,是AgCl;⑤中蓝色絮状沉淀是$Cu(OH)_2$,反应方程式为$CuCl_2 + 2NaOH=Cu(OH)_2\downarrow+ 2NaCl$。
(2)①pH<7说明溶液显酸性,一定含盐酸,不含$Na_2CO_3$(盐酸与$Na_2CO_3$反应);③加入$BaCl_2$无现象,说明不含$Na_2SO_4$;⑤加NaOH开始无现象(盐酸与NaOH反应),后产生蓝色沉淀($CuCl_2$与NaOH反应),说明含$CuCl_2$,所以完成①③⑤即可确定溶液由盐酸和氯化铜组成。
22. 将铁粉和稀硫酸分别在P点前和P点后加入到一定量的硫酸铜溶液中,搅拌使之充分反应。过程中加入物质的质量与烧杯中剩余固体的质量关系如图所示。
(1)A点对应的剩余固体是______。
(2)m=______。
(3)取C点对应的溶液加Zn粉,______(选填“会”或“不会”)产生气泡。
(1)A点对应的剩余固体是______。
(2)m=______。
(3)取C点对应的溶液加Zn粉,______(选填“会”或“不会”)产生气泡。
答案:
(1)Cu
(2)12.8
(3)不会
解析:(1)P点前加入Fe粉,Fe与$CuSO_4$反应:$Fe + CuSO_4=FeSO_4 + Cu$,A点时Fe粉不足,剩余固体是Cu。
(2)P点时剩余固体质量为12g,此时$CuSO_4$恰好完全反应,设生成12gCu消耗Fe的质量为x。
$Fe + CuSO_4=FeSO_4 + Cu$
56 64
x 12g
$\frac{56}{x}=\frac{64}{12g}$,$x = 10.5g$,加入Fe粉质量为5.6g时,生成Cu的质量为m,$\frac{56}{5.6g}=\frac{64}{m}$,$m = 6.4g$,但图中A点到P点加入Fe粉质量为$P点加入物质质量 - A点加入物质质量$,由图知P点加入物质质量为5.6g(Fe粉),此时剩余固体12g为Cu,所以m=12g(P点时$CuSO_4$完全反应,剩余固体全为Cu,质量12g,A点时Fe粉不足,剩余固体为Cu,质量随Fe粉加入而增加,到P点达12g)。
(3)C点加入稀硫酸后,剩余固体质量减少,说明稀硫酸过量,但反应后溶液中溶质为$FeSO_4$和$H_2SO_4$?不,P点后加入稀硫酸,稀硫酸与过量的Fe反应(若P点Fe粉过量),但剩余固体质量从12g下降,最终C点剩余固体质量不变,说明稀硫酸已反应完,溶液中不含$H_2SO_4$,所以加Zn粉不会产生气泡。
(2)12.8
(3)不会
解析:(1)P点前加入Fe粉,Fe与$CuSO_4$反应:$Fe + CuSO_4=FeSO_4 + Cu$,A点时Fe粉不足,剩余固体是Cu。
(2)P点时剩余固体质量为12g,此时$CuSO_4$恰好完全反应,设生成12gCu消耗Fe的质量为x。
$Fe + CuSO_4=FeSO_4 + Cu$
56 64
x 12g
$\frac{56}{x}=\frac{64}{12g}$,$x = 10.5g$,加入Fe粉质量为5.6g时,生成Cu的质量为m,$\frac{56}{5.6g}=\frac{64}{m}$,$m = 6.4g$,但图中A点到P点加入Fe粉质量为$P点加入物质质量 - A点加入物质质量$,由图知P点加入物质质量为5.6g(Fe粉),此时剩余固体12g为Cu,所以m=12g(P点时$CuSO_4$完全反应,剩余固体全为Cu,质量12g,A点时Fe粉不足,剩余固体为Cu,质量随Fe粉加入而增加,到P点达12g)。
(3)C点加入稀硫酸后,剩余固体质量减少,说明稀硫酸过量,但反应后溶液中溶质为$FeSO_4$和$H_2SO_4$?不,P点后加入稀硫酸,稀硫酸与过量的Fe反应(若P点Fe粉过量),但剩余固体质量从12g下降,最终C点剩余固体质量不变,说明稀硫酸已反应完,溶液中不含$H_2SO_4$,所以加Zn粉不会产生气泡。
23. 除H₂、CO能还原氧化铜外,CH₄及其他一些具有还原性的气体,也能与氧化铜发生反应。如加热时,CH₄能与CuO反应,生成Cu、CO₂和H₂O。某拓展小组同学设计了如图所示实验装置(夹持装置省略),分别对有关气体问题进行探究。请按要求回答相关问题:
探究Ⅰ:对已知气体性质的探究。
(1)将CH₄气体按如图所示装置进行规范实验,可观察到的实验现象有______(填序号)。
①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质
②B装置中的固体由白色变蓝色
③C装置中溶液变浑浊
探究Ⅰ:对已知气体性质的探究。
(1)将CH₄气体按如图所示装置进行规范实验,可观察到的实验现象有______(填序号)。
①A装置中的黑色粉末变成光亮的红色物质
②B装置中的固体由白色变蓝色
③C装置中溶液变浑浊
答案:
①②③
解析:$CH_4$与CuO反应生成Cu(红色)、$CO_2$和$H_2O$,A中黑色CuO变红色Cu;B中无水$CuSO_4$遇水变蓝色;C中$CO_2$使澄清石灰水变浑浊,所以①②③现象均能观察到。
解析:$CH_4$与CuO反应生成Cu(红色)、$CO_2$和$H_2O$,A中黑色CuO变红色Cu;B中无水$CuSO_4$遇水变蓝色;C中$CO_2$使澄清石灰水变浑浊,所以①②③现象均能观察到。
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