Question

（16分）粉煤灰，是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來的細灰，粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。我國火電廠粉煤灰的主要氧化物為：SiO2、Al2O3，還含有FeO、Fe2O3等。現將提取粉煤灰中Al、Si等元素，某科研小組的同學設計了如下工藝流程： 請回答下列問題： （1）操作i所需要的玻璃儀器有：                 (填序號)。 a．鐵架臺    b．燒杯    c．冷凝管    d．玻璃棒    e．集氣瓶    f．分液漏斗   g．漏斗 （2）寫出粉煤灰與過量NaOH溶液反應的離子方程式                                         。 （3）寫出向固體A中加入過量稀H2SO4和過量H2O2時發生的離子反應方程式                    。 （4）寫出生成固體H的離子方程式                                                         。 （5）該科研小組的同學準備用0.1 mol·L－1KSCN溶液和0.5000mol·L－1KI溶液滴定溶液B，以測定粉煤灰中Fe元素的含量： ①為減小實驗誤差，由固體A制備溶液B過程中煮沸的目的是                               (請用化學方程式表示)。 ②判斷滴定終點的現象為                                                              。 ③將溶液B配制成250mL溶液后，取出25.00mL裝入錐形瓶中，再滴入1~2滴KSCN溶液進行滴定，滴定過程中使用KI溶液的量如下表所示： 滴定次數 1 2 3 4 KI溶液體積/mL 30.00 32.20 30.02 29.98 則該粉煤灰中Fe元素的質量分數為                   (保留三位有效數字)。 ④若滴定操作太慢，則滴定結果          (填“偏小”、“偏大”或“無影響”)；原因是                                                                                                                       (請用離子方程式及簡單的文字描述)。

Answer 1

（1）b、d、g（選對2個得1分，全對得2分）。
（2）SiO₂＋2OH^－＝SiO₃^2－＋H₂O；Al₂O₃＋2OH^－＝2AlO₂^－＋H₂O（各2分）。
（3）H₂O₂＋2H^＋＋2Fe^2＋＝2Fe^3＋＋2H₂O（2分）。
（4）Al^3＋＋3NH₃·H₂O＝Al(OH)₃↓＋3NH₄^＋（2分）。
（5）①2H₂O₂＝2H₂O＋O₂↑（1分）。
②溶液的血紅色剛好退去，且半分鐘內顏色無變化（2分）。
③16.8%（2分）。
④偏大（1分）；滴定過慢，KI溶液被空氣氧化，消耗KI溶液的體積增大，發生反應的離子方程式為：4H^＋＋4I^－＋O₂＝2I₂＋2H₂O（2分）。

（1）操作i是過濾，需要用到的玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、漏斗。
（2）粉煤灰中SiO₂與Al₂O₃分別與過量NaOH溶液反應的離子方程式：SiO₂＋2OH^－＝SiO₃^2－＋H₂O；Al₂O₃
＋2OH^－＝2AlO₂^－＋H₂O。
（3）寫出向固體A中加入過量稀H₂SO₄和過量H₂O₂的目的是將Fe^2＋氧化為Fe^3＋，發生反應的離子方程式為：H₂O₂＋2H^＋＋2Fe^2＋＝2Fe^3＋＋2H₂O。
（4）固體H的主要成分Al₂O₃是溶液F中的Al³⁺與NH₃反應生成的，其離子方程式為：Al^3＋＋3NH₃·H₂O＝Al(OH)₃↓＋3NH₄^＋。
（5）①加熱煮沸的目的是讓過量的H₂O₂完全分解，以防止干擾后面的滴定實驗，化學方程式為：2H₂O₂＝2H₂O＋O₂↑。
②以KSCN為指示劑，用標準KI溶液滴定未知的Fe^3＋，滴定終點的實驗現象為：溶液的血紅色剛好退去，且半分鐘內顏色無變化。
③由表可知，第二次滴定數據是錯誤的，不能用來算平均體積，故舍去。滴定消耗KI溶液的平均體積為30.00mL，根據：
I^－               ~              Fe^3＋
1mol                             56g
×0.5000×30.00×10^－3mol                m(Fe^3＋)
m(Fe^3＋)＝＝8.40g
所以w(Fe)＝＝16.8%。
④滴定過慢，KI溶液被空氣氧化，消耗KI溶液的體積增大，故滴定結果偏大；發生反應的離子方程式為：4H^＋＋4I^－＋O₂＝2I₂＋2H₂O。
    本題來源于真實的化工工藝，廢物中資源的回收、綜合利用。該試題起點高、結構新穎，工業背景的題材多、提問靈活，該類題符合考綱“能夠從試題提供的新信息中，準確地提取實質性內容，考查學生知識遷移的能力”。 將元素化合物知識放置在真實的化學工業環境中，從而達到考查同學們的綜合分析問題的能力以及將新信息和已有信息整合，重組為新信息塊的能力。是新課改區高考題的一大“亮點”。為必考題型之一。