Question

8．鐵觸媒（鐵的某氧化物）是工業合成氨的催化劑．某同學設計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后面需用酸式滴定管（填儀器名稱）取25.00mL稀釋后溶液．
（2）因為通入Cl₂不足量，“溶液B”中還含有FeCl₂ 或者FeSO₄或者Fe²⁺會影響測定結果．
（3）因為通入Cl₂過量且加熱煮沸不充分，“溶液B”中可能含有Cl₂．請設計實驗方案檢驗Cl₂，完成下列實驗報告．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．

實驗操作	實驗現象與結論

方案二：用下列實驗方法測定鐵觸媒的含鐵量，確定其組成．

（4）“干燥管C”的作用是防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入B中．
（5）稱取15.2g鐵觸媒進行上述實驗．充分反應后，測得“干燥管B”增重11.0g，則該鐵觸媒的化學式可表示為Fe₄O₅或2FeO•Fe₂O₃．（相對原子質量：C-12  O-16  Fe-56）

Answer 1

分析 （1）稀釋后的溶液呈酸性，根據儀器的精確度，量取25.00mL稀釋后溶液需用酸式滴定管；
（2）通入Cl₂的作用是將亞鐵離子氧化為鐵離子，氯氣量不足時，“溶液B”中會含有亞鐵離子；
（3）氯氣的性質：能使石蕊試液先變紅后退色，向溶液B中加入石蕊試液，如果石蕊試液顯紅色，后紅色褪去，這是氯水的性質，證明含有氯氣，若溶液變紅后不褪色，溶液B不含有Cl₂；
（4）一氧化碳可以和鐵的氧化物之間發生反應，得到氣體產物二氧化碳，干燥管B可以吸收生成的二氧化碳，測定二氧化碳的量可以獲得鐵觸媒的量，但是要排除裝置中空氣成份的干擾，還要防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進入B中；
（5）設發生的反應為：yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$xFe+yCO₂，反應生成二氧化碳的質量是11.0g，根據方程式計算確定氧化物的化學式．

解答 解：（1）稀釋后的溶液呈酸性，根據儀器的精確度，量取25.00mL稀釋后溶液需用酸式滴定管，
故答案為：酸式滴定管；
（2）通入Cl₂的作用是將亞鐵離子氧化為鐵離子，氯氣量不足時，“溶液B”中會含有亞鐵離子，即FeCl₂或者FeSO₄，
故答案為：FeCl₂ 或者FeSO₄或者Fe²⁺；
（3）檢驗Cl₂的具體方案為：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，
故答案為：

實驗操作	預期現象和結論
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）一氧化碳可以和鐵的氧化物之間發生反應，得到氣體產物二氧化碳，干燥管B可以吸收生成的二氧化碳，測定二氧化碳的量可以獲得鐵觸媒的量，但是要排除裝置中空氣成份的干擾，還要防止空氣中二氧化碳和水蒸氣進入B中，所以C的作用是：防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入B中，
故答案為：防止空氣中的CO₂和水蒸氣進入B中；
（5）設發生的反應為：yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$xFe+yCO₂，15.2g鐵觸媒充分反應生成二氧化碳的質量是11.0g，則：
yCO+Fe_xO_y $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$xFe+yCO₂
（56x+16y）g       44yg
    15.2g        11g
所以（56x+16y）g：44yg=15.2g：11g
整理可得x：y=4：5，
所以氧化物的化學式為：Fe₄O₅或2FeO•Fe₂O₃，
故答案為：Fe₄O₅或2FeO•Fe₂O₃．

點評 本題考查物質組成探究實驗，熟練掌握元素化合物性質，理解實驗方案原理，是對學生綜合能力的考查，難度中等．