Question

【題目】某化學興趣小組的同學進行三草酸合鐵酸鉀晶體K3[Fe(C2O4)3]·3H2O分解的實驗探究。經小組討論，他們設計了如下裝置進行實驗。燒瓶B中盛有飽和NH4Cl和飽和NaNO2混合液(常用于實驗室制N2)，干燥管C1中裝有堿石灰。

(1)B中發生反應的化學方程式為______________________________________。

(2)C2的作用是_________________，C3中盛裝的試劑是___________________。

(3)若實驗中觀察到E1、E4中的澄清石灰水均變渾濁，則E3中的現象是___________________，證明氣體產物是___________________。

(4)實驗裝置中有2個酒精燈，先點燃A1，一段時間后，熄滅A1，關閉活塞a，再點燃A2，待D中的樣品充分反應后，再次打開活塞a，點燃A1，則第二次點燃A1的理由是________________________________________________________。

(5)該小組同學查閱資料后推知， D中固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K2CO3。實驗測得C2、C3共增重5.4g；將D中固體生成物溶于水，測得最后殘余固體的質量為6.88g。通過計算，固體產物中鐵元素的存在形式為______（需表示出產物的物質的量）。

若要通過實驗研究上述結論，除3%H2O2、蒸餾水外，還需要下列試劑中的___________。

A．1.0 mol·L－1HNO3 B．1.0 mol·L－1鹽酸 C．1.0 mol·L－1NaOH溶液

D．0.1 mol·L－1KI溶液 E．0.1 mol·L－1CuSO4溶液 F．20%KSCN溶液。

Answer 1

【答案】NH4Cl+NaNO2 ==N2↑+NaCl+2H2O 檢驗水蒸氣 P2O5或 CaCl2 溶液褪色(或變淺) CO2和 CO 第二次點燃 A1 ，是利用生成的氮氣將裝置中殘余的氣體吹到后續裝置，使其充分吸收 0.02mol Fe、0.08mol FeO BEF

【解析】

根據題意可知，D裝置中發生三草酸合鐵酸鉀的分解。利用B裝置制取氮氣作保護氣。防止三草酸合鐵酸鉀的分解產物被氧化的同時，利用生成的氮氣將裝置中殘余的氣體吹到后續裝置，使其充分吸收。通入D裝置前，利用C1裝置將揮發出的水蒸氣吸收。將三草酸合鐵酸鉀的分解產物收依次通過C2、C3裝置檢驗并吸收生成的水，依次通過E1、E2裝置，檢驗并吸收產生的二氧化碳，通入E3、E4裝置后，E4中澄清石灰水變渾濁，說明產物中含有具有還原性的氣體，結合元素守恒可知，該氣體為一氧化碳，據此分析；

(1)利用NH4Cl和飽和NaNO2混合液制N2，發生價態歸中的氧化還原反應，生成氯化鈉和水，其方程式為：NH4Cl+NaNO2 = N2↑+NaCl+2H2O；

(2)結合三草酸合鐵酸鉀晶體的化學式K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可知，分解產物中含有水，故利用C2裝置中的無水硫酸銅檢驗水蒸氣；利用C3裝置吸收水蒸氣，故盛裝的試劑是P2O5或 CaCl2；

(3)E1中的澄清石灰水均變渾濁，說明產生二氧化碳，并利用E2裝置除去二氧化碳。依次通過E3和E4裝置，若E4裝置中澄清石灰水變渾濁，則說明氣體與E3中高錳酸鉀溶液發生了氧化還原反應，生成了二氧化碳，故推測該氣體為CO。E3的現象是溶液褪色(或變淺)，該過程證明氣體產物是CO2和 CO；

(4)第二次點燃A1的理由是：利用生成的氮氣將裝置中殘余的氣體吹到后續裝置，使其充分吸收；

(5)反應過程中生成水0.3mol，可知參與反應的三草酸合鐵酸鉀的物質的量為0.1mol，其中含鐵元素0.1mol。由于產物中鐵元素不能以+3價的形式存在，故生成物中可能存在0價鐵單質或+2價的氧化亞鐵。若為單質鐵，溶于水后測得最后殘余固體的質量為5.6g，不符合題意，若為氧化亞鐵，則最后殘余固體的質量為7.2g，故推測產物為鐵和氧化亞鐵的混合物。設生成單質鐵x mol，氧化亞鐵(0.1-x)mol，可得56x+72(0.1-x)=6.88，解得x=0.02mol，故固體產物中鐵元素的存在形式為：0.02mol Fe、0.08mol FeO；

探究固體產物中鐵元素的存在形式，可以將固體產物放入足量的CuSO4溶液中攪拌，使其充分反應，然后過濾洗滌沉淀，再加入鹽酸。若溶液中有紅色不溶物，則說明產物中含有鐵，向溶液中加入KSCN溶液，不變紅色，再加入雙氧水，若變紅色，則說明固體產物中含有FeO，故答案為BEF；