某化學(xué)小組對(duì)鐵及其化合物的性質(zhì)、制備進(jìn)行如下探究。請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題。
(一)Fe與Fe2+性質(zhì)探究。供選試劑:FeCl3溶液、FeCl2溶液、Zn片、Fe粉、KSCN溶液
(1)同學(xué)甲探究鐵具有還原性,可選擇試劑:Fe粉、KSCN溶液、FeCl3溶液FeCl3溶液。
(2)同學(xué)乙為探究Fe2+的還原性,取2mLFeCl2溶液,向其中滴加少量氯水,觀察現(xiàn)象不太明顯,其原因可能是 Fe2+濃度太低Fe2+濃度太低;欲獲得更充分證據(jù),此實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)該完善為 應(yīng)向FeCl2溶液中先滴加KSCN溶液,觀察現(xiàn)象,再向其中滴加少量氯水,繼續(xù)觀察現(xiàn)象應(yīng)向FeCl2溶液中先滴加KSCN溶液,觀察現(xiàn)象,再向其中滴加少量氯水,繼續(xù)觀察現(xiàn)象。
(3)同學(xué)丙欲探究Fe2+具有氧化性,其方案涉及反應(yīng)的離子方程式為 Zn+Fe2+=Zn2++FeZn+Fe2+=Zn2++Fe。
(二)Fe(OH)2的制備同學(xué)丁設(shè)計(jì)如右圖所示裝置,氣密性已查完好。
(1)為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,需進(jìn)行的操作:先打開(kāi)K3,關(guān)閉K2,打開(kāi)K1,反應(yīng)片刻后,再 關(guān)閉K3關(guān)閉K3,打開(kāi)K2打開(kāi)K2,發(fā)現(xiàn)溶液從裝置2進(jìn)入裝置3中,關(guān)閉K1。
(2)從實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程分析裝置3中有灰綠色沉淀產(chǎn)生而沒(méi)有產(chǎn)生白色沉淀的原因:裝置3中氧氣沒(méi)有排出裝置3中氧氣沒(méi)有排出。
(三)出土鐵器修復(fù)部分過(guò)程的分析與探究
(1)腐蝕原理分析:一般認(rèn)為,鐵經(jīng)過(guò)了如下腐蝕循環(huán):
Ⅰ.Fe轉(zhuǎn)化為Fe2+;
Ⅱ.Fe2+在自然環(huán)境中形成FeO(OH);
Ⅲ.FeO(OH)和Fe2+反應(yīng)形成致密的Fe3O4保護(hù)層;
Ⅳ.Fe3O4保護(hù)層再轉(zhuǎn)化為FeO(OH)。如此往復(fù)腐蝕。
①?gòu)脑咏Y(jié)構(gòu)解釋步驟I很容易發(fā)生的原因:鐵基態(tài)原子的價(jià)電子為3d64s2,常溫下容易失去最外層2個(gè)電子鐵基態(tài)原子的價(jià)電子為3d64s2,常溫下容易失去最外層2個(gè)電子。
②上述過(guò)程屬于氧化還原反應(yīng)的步驟為 Ⅰ、Ⅱ、ⅣⅠ、Ⅱ、Ⅳ(填序號(hào))。
(2)化學(xué)修復(fù)過(guò)程探究:研究發(fā)現(xiàn),Cl-對(duì)鐵的腐蝕會(huì)造成嚴(yán)重影響,鐵器表面會(huì)產(chǎn)生FeOCl。將鐵器浸沒(méi)在盛有0.5mol/LNaOH、0.5mol/LNa2SO3的溶液的容器中,緩慢加熱至60~90℃。一段時(shí)間后,取出器物,用NaOH溶液洗滌,至無(wú)Cl-。
①加熱目的是 加快反應(yīng)速率加快反應(yīng)速率。
②檢測(cè)Cl-洗滌干凈與否的操作:取少量洗滌液于試管中,先加入稀硝酸至酸性,再滴加硝酸銀溶液,觀察現(xiàn)象取少量洗滌液于試管中,先加入稀硝酸至酸性,再滴加硝酸銀溶液,觀察現(xiàn)象。
③鐵器表面的FeOCl脫氯生成FeO(OH)。寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式:FeOCl+OH-=FeO(OH)+Cl-FeOCl+OH-=FeO(OH)+Cl-。
④修復(fù)中FeO(OH)變成Fe3O4。寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:Na2SO3+6FeO(OH)=Na2SO4+2Fe3O4+3H2ONa2SO3+6FeO(OH)=Na2SO4+2Fe3O4+3H2O。
【答案】FeCl3溶液;Fe2+濃度太低;應(yīng)向FeCl2溶液中先滴加KSCN溶液,觀察現(xiàn)象,再向其中滴加少量氯水,繼續(xù)觀察現(xiàn)象;Zn+Fe2+=Zn2++Fe;關(guān)閉K3;打開(kāi)K2;裝置3中氧氣沒(méi)有排出;鐵基態(tài)原子的價(jià)電子為3d64s2,常溫下容易失去最外層2個(gè)電子;Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ;加快反應(yīng)速率;取少量洗滌液于試管中,先加入稀硝酸至酸性,再滴加硝酸銀溶液,觀察現(xiàn)象;FeOCl+OH-=FeO(OH)+Cl-;Na2SO3+6FeO(OH)=Na2SO4+2Fe3O4+3H2O
【解答】
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