Question

Ⅰ．某研究性學習小組用10g膽礬制取CuO，并證明CuO可以催化H₂O₂的分解反應．
（1）首先制備CuO，實驗步驟如下，請完成缺少的步驟：
①稱取10g膽礬，放入小燒杯中，再加水溶解；②向小燒杯中滴加NaOH溶液，至產生大量沉淀；③用酒精燈在石棉網上加熱小燒杯，至沉淀物完全黑色；④將以上混合物過濾，洗滌，______，然后研細；⑤檢查④中洗滌是否完全的操作是______．
（2）用圖1所示，按表中設計實驗方法，證明CuO能催化7%H₂O₂溶液的分解，并與MnO₂的催化效果進行比較．

實驗序號	雙氧水體積	催化劑	待測數據
a	15mL	無
b	15mL	0.5g CuO
c	15mL	0.5g MnO2

①從設計原理看，實驗中的待測數據是______．
②為探究CuO在實驗b中是否起催化作用，除與
a比較外，還應補充以下實驗（不必寫具體操作）：
A．證明CuO化學性質在反應前后是否改變；
B．______．
Ⅱ．摩爾鹽[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]
在空氣中比一般亞鐵鹽穩定，是化學分析中常用的還原劑．某研究性學習小組用圖2所示的實驗裝置來制取摩爾鹽，實驗步驟如下，回答下列問題：
（1）用30%的NaOH溶液和廢鐵屑（含少量油污、鐵銹、FeS等）混合、煮沸、冷卻、分離，將分離出的NaOH溶液裝入③中．
（2）利用容器②的反應，向容器①中通入氫氣，應關閉活塞______，打開活塞______（填字母）．向容器①中通人氫氣的目的是______．
（3）待錐形瓶中的鐵屑快反應完時，關閉活塞B、C，打開活塞A，繼續產生的氫氣會將錐形瓶中的硫酸亞鐵（含極少部分未反應的稀硫酸）壓到飽和硫酸銨溶液的底部．在常溫下放置一段時間，試劑瓶底部將結晶出硫酸亞鐵銨，抽濾，制得硫酸亞鐵銨晶體．圖3是抽濾裝置的一部分，其中正確的是______．（填A或B）
（4）為了確定產品中亞鐵離子的含量，研究小組用滴定法來測定．若取產品24.50g配成100mL溶液，取出10.00mL用0.1000mol?L^-1KMnO₄酸性溶液滴定，消耗KMnO₄溶液10.00mL．
已知高錳酸鉀與Fe²⁺的離子方程式為：MnO+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
試求產品中摩爾鹽的質量分數______．（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的相對分子質量為392．

Answer 1

解：Ⅰ．（1）④、混合物過濾，洗滌，干燥后才能研細；
故答案為：干燥．
⑤、由工藝流程可知④中的CuO可能含有硫酸銅、硫酸鈉雜質，取最后幾滴洗滌液，加入BaCl₂溶液，若無渾濁，證明沉淀已洗凈．
故答案為：取最后幾滴洗滌液，加入BaCl₂溶液，若無渾濁，證明沉淀已洗凈．
（2）①由表中信息可知，雙氧水、催化劑一定，比較催化能力，相同時間內生成的氣體體積越多（或產生相同體積氣體所需要的時間越短），催化能力越強．所以應測量的數據為相同時間內產生氣體的體積（或產生相同體積氣體所需要的時間）．
故答案為：相同時間內產生氣體的體積（或產生相同體積氣體所需要的時間）．
②催化劑在反應前后，化學性質不變，質量不變．故還需CuO的質量在反應前后是否發生改變．
故答案為：CuO的質量在反應前后是否發生改變．
Ⅱ．（2）由裝置圖可知，向容器①中通入氫氣，應關閉活塞A，打開活塞B、C．
硫酸銨溶液中的溶解O₂，容器①液面上部有O₂，Fe²⁺易被氧化為Fe³⁺，通入氫氣趕走硫酸銨溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺．
故答案為：A；B、C；趕走硫酸銨溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺．
（3）布氏漏斗的頸下口斜口應與抽濾瓶的支管相對，有利于減壓抽濾，故A正確，B錯誤．
故選：A．
（4）令24.50g產品中Fe²⁺的物質的量為xmol，則：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5 1
xmol 0.01L×0.1000mol/L×10
所以x==0.05mol．
所以24.50g產品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的為0.05mol，
所以24.50g產品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質量為0.05mol×392g/mol=19.6g．
所以24.50g產品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質量分數為×100%=80%．
故答案為：80%．
分析：Ⅰ．（1）④、混合物過濾，洗滌，干燥后才能研細．
⑤、由工藝流程可知④中的CuO可能含有硫酸銅、硫酸鈉雜質，用BaCl₂溶液檢驗洗滌后的濾液中是否含有硫酸根．
（2）①由表中信息可知，雙氧水、催化劑一定，比較催化能力，相同時間內生成的氣體體積越多（或產生相同體積氣體所需要的時間越短），催化能力越強．
②催化劑在反應前后，化學性質不變，質量不變．
Ⅱ．（2）由裝置圖可知，容器②的長導管插入液面以下，氫氣只能從容器②的短導管出來，經過容器③加向容器①中．
通入氫氣排盡裝置內空氣，防止Fe²⁺氧化．
（3）布氏漏斗的頸下口斜口與抽濾瓶的支管相對．
（4）根據關系式5Fe²⁺～MnO₄^-計算24.50g產品中Fe²⁺的物質的量，由（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O可知Fe²⁺的物質的量等于莫爾鹽的物質的量，再根據m=nM計算莫爾鹽的質量，利用質量分數定義計算．
點評：本題以莫爾鹽的制備為載體，考察物質分離提純等有關實驗操作、實驗原理與裝置的理解分析與評價、對催化能力的探究實驗的理解、氧化還原反應滴定應用以計算、以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力等．題目有一定的難度．需學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力．注意（4）中計算，容易忽略所取溶液體積，為易錯點．