Question

三草酸合鐵酸鉀晶體K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O可用于攝影和藍(lán)色印刷。某小組將無(wú)水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解，對(duì)所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究。該小組同學(xué)查閱資料知，固體產(chǎn)物中鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K₂CO₃，產(chǎn)生的氣體中含有CO、CO₂。

請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗(yàn)證和探究過(guò)程。

限選試劑：①蒸餾水②3％H₂O₂溶液③氧化銅④1.0mol/L鹽酸⑤濃硫酸⑥1.0mol/LNaOH溶液⑦澄清石灰水⑧0.5 mol/LCuSO₄溶液⑨2％KSCN溶液⑩苯酚溶液

I．若用一套連續(xù)實(shí)驗(yàn)裝置檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物中CO的存在，并驗(yàn)證檢驗(yàn)過(guò)程中有CO₂生成，應(yīng)選用的試劑為(按先后順序把所選試劑的標(biāo)號(hào)填入空格內(nèi))                            。

Ⅱ．探究固體產(chǎn)物中鐵元素的存在形式。

（1）提出合理假設(shè)

假設(shè)1：只有Fe；

假設(shè)2：只有FeO；

假設(shè)3：                        

（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

步驟1：取適量固體產(chǎn)物于試管中，加入足量蒸餾水溶解，過(guò)濾分離出不溶固體。

步驟2：取少量上述不溶固體放人試管中，加入足量        溶液，充分振蕩。若固體無(wú)明顯變化，則假設(shè)      成立；若有暗紅色固體生成，則反應(yīng)的離子方程式為                           。

步驟3：取步驟2所得暗紅色固體于試管中，滴加過(guò)量          ，振蕩后靜置。若溶液基本無(wú)色，則假設(shè)             成立；若溶液呈           ，則假設(shè)3成立。

（3）問(wèn)題討論

若固體產(chǎn)物中FeO含量較少，用步驟3方法難以確定。請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明假設(shè)3成立(寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的操作步驟、現(xiàn)象與結(jié)論)：                                      

Ⅲ．拓展與延伸

有資料介紹“在含F(xiàn)e²⁺的溶液中，先滴加少量新制飽和氯水，然后滴加KSCN溶液，溶液呈紅色；若再滴加過(guò)量氯水，卻發(fā)現(xiàn)紅色褪去”。假設(shè)溶液中的+3價(jià)鐵還能被氯水氧化為更高價(jià)的FeO₄^2-”，試寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式                           。

 

Answer 1

【答案】

（15分）

Ⅰ．⑥、⑦、⑤、③、⑦

Ⅱ．（1）含有FeO和Fe  （1分）

（2）CuSO₄溶液（1分）  2  （1分）    Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu（2分）

HCl（1分）  1（1分）    淺綠色（1分）

（3）取步驟3靜置后的上層清液，滴加幾滴KSCN溶液無(wú)紅色出現(xiàn)，再滴加1-2滴H₂O₂溶液，充分振蕩若溶液變紅，則證明假設(shè)3成立。（2分，其它合理答案均給分）

Ⅲ．2Fe³⁺+3C1₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺       (3分)

【解析】

試題分析：

I．CO、CO₂的檢驗(yàn)該為先檢驗(yàn)CO₂，將CO₂除盡，凈化（干燥），檢驗(yàn)CO（用CuO，變紅），在檢驗(yàn)有CO₂生成（CO的氧化產(chǎn)物）。

Ⅱ．（1）首先鐵不以三價(jià)鐵形式存在，故考慮范圍為二價(jià)鐵的存在形式，出鐵單質(zhì)，氧化亞鐵以為，還有可能就二者的混合物；

（2）由暗紅色固體生成，可以確定為Cu，故使用的試劑為CuSO₄，然后再暗紅色固體（Cu、FeO）中加鹽酸，溶液呈無(wú)色，說(shuō)明沒(méi)有Fe²⁺（淺綠色），故沒(méi)有FeO，從而得出結(jié)論。

（3）二價(jià)鐵也氧化為三價(jià)鐵用KSCN進(jìn)行檢驗(yàn)，該方法比較靈敏

Ⅲ．該反應(yīng)中告知反應(yīng)物為Fe³⁺、Cl₂，產(chǎn)物為FeO₄^2-，然后通過(guò)氧化還原缺項(xiàng)配平的方法對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行配平，從而得到答案。

考點(diǎn)：本題以探究實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，考查了元素及化合物知識(shí)、探究基本方法、氧化還原反應(yīng)以及實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)（物質(zhì)的分離、提純、檢驗(yàn)等）。