Question

（15分）某化學研究小組探究無水三草酸合鐵酸鉀K₃[Fe(C₂O₄)₃]受熱分解的產物，并對所得氣體產物和固體產物進行驗證，按下圖裝置進行實驗（夾持儀器已略去）。

（1）連接好裝置后，加入藥品前，應該進行的實驗操作是________________(填操作名稱)。
（2）實驗開始時緩緩通入氮氣，過一段時間以后，加熱反應管A和E ，待反應完全后，停止加熱，仍繼續通氮氣，直到反應管冷卻。停止加熱前是否需要先斷開A、B的連接處和E、F的連接處？為什么？_______________________________________________________________。
（3）實驗中觀察到B中澄清石灰水變渾濁，則說明氣體產物中有          （寫化學式）。
能證明分解產物中有CO氣體生成的實驗現象是                                。
（4）該小組同學查閱資料后得知，固體產物中不存在+3價Fe元素，而鹽類物質只有K₂CO₃。
① 驗證固體產物中鉀元素存在的方法是                    ，現象是              。
② 研究小組為探究鐵元素的存在形式，取A中充分反應后所得固體于試管中，加入足量蒸餾水，過濾、洗滌、干燥得到黑色粉末，取4.4g黑色粉末溶于足量稀硝酸中，收集到標準狀況下NO氣體1.12L通過計算判斷黑色粉末的成分為         （寫化學式）。寫出黑色粉末溶于足量稀硝酸發生反應的離子方程式                      。

Answer 1

（1）檢查裝置的氣密性（1分）
（2）不需要（1分） 因為N₂不斷通入，B、F瓶溶液不會倒吸。（1分）
（3）CO₂（1分）    E中黑色固體變成紅色，F中溶液變渾濁（2分）    
（4）①焰色反應（2分）   透過藍色的鈷玻璃觀察到紫色火焰（1分）
②FeO 和Fe     3FeO +10H⁺ +NO₃^－=3Fe³⁺+NO↑+5H₂O   
Fe+4H⁺ +NO₃^－=Fe³⁺+NO↑+2H₂O （每空2分）

（1）連接好裝置后，加入藥品前，應該進行的實驗操作是必須檢驗裝置的氣密性。
（2）由于氮氣持續的不斷通入，而氮氣是不溶于水的，所以不會造成溶液的倒吸，因此沒有必要斷開A、B的連接處和E、F的連接處。
（3）因為CO₂能使澄清的石灰水變混濁，所以如果實驗中觀察到B中澄清石灰水變渾濁，則說明氣體產物中有CO₂。CO具有還原性，能把氧化銅還原生成紅色的銅，而CO則被氧化生成CO₂，CO₂能使澄清的石灰水變混濁，據此可以判斷。
（4）①檢驗鉀元素常用焰色反應，但觀察鉀元素的焰色反應需要透過藍色的鈷玻璃觀察。
②NO的物質的量是0.05mol，則轉移電子是0.05mol×3＝0.15mol。如果是鐵，則鐵是0.05mol，
質量是0.05mol×56g/mol＝2.8g。如果是氧化亞鐵，則其物質的量是0.15mol，質量是0.15mol
×72g/mol＝10.8g。由于物質總共是4.4g，所以應該是FeO 和Fe的混合物。和硝酸反應的方程
式為3FeO +10H⁺ +NO₃^－=3Fe³⁺+NO↑+5H₂O、Fe+4H⁺ +NO₃^－=Fe³⁺+NO↑+2H₂O。