Question

【題目】草酸及其鹽是重要的化工原料，其中最常用的是三草酸合鐵酸鉀和草酸鈷，已知草酸鈷不溶于水，三草酸合鐵酸鉀晶體（）易溶于水，難溶于乙醇。這兩種草酸鹽受熱均可發生分解等反應，反應及氣體產物檢驗裝置如圖。

（l）草酸鈷晶體（）在200℃左右可完全失去結晶水。用以上裝置在空氣中加熱5. 49 g草酸鈷晶體（）樣品，受熱過程中不同溫度范圍內分別得到一種固體物質，其質量如下表。

實驗過程中觀察到只有B中澄清石灰水明顯變渾濁，E中始終沒有紅色固體生成。根據實驗結果，290 - 320℃過程中發生反應的化學方程式是____；設置D的作用是____。

（2）用以上裝置加熱三草酸合鐵酸鉀晶體可發生分解反應。

①檢查裝置氣密性后，先通一段時間的N2，其目的是 ___；結束實驗時，先熄滅酒精燈再通入N2至常溫。實驗過程中觀察到B、F中澄清石灰水都變渾濁，E中有紅色固體生成，則分解得到的氣體產物是____。

②C的作用是是____。

（3）三草酸合鐵酸鉀的一種制備流程如下：

回答下列問題：

①流程“I”硫酸必須過量的原因是 ____

②流程中“Ⅲ”需控制溶液溫度不高于40℃，理由是____；得到溶液后，加入乙醇，然后進行過濾。加入乙醇的理由是____

Answer 1

【答案】3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2 吸收水分 排除裝置中的空氣，防止干擾實驗結果 CO2、CO 除去CO2，防止干擾CO的檢驗 防止Fe2+的水解 防止H2O2分解 三草酸合鐵酸鉀在乙醇中溶解度小，有利于三草酸合鐵酸鉀析出

【解析】

(l)計算晶體物質的量n==0.03mol，失去結晶水應為0.06mol，固體質量變化=0.06mol×18g/mol=1.08g，圖表數據可知，150～210固體質量變化=5.49g-4.41g=1.08g，說明210°C失去結晶水得到CoC2O4，210～290℃過程中是CoC2O4發生的反應，210～290℃過程中產生的氣體只有CO2 ，依據元素守恒得到生成n(CO2)=0.06mol， m(CO2) =0.06mol×44g/mol=2.64g，氣體質量共計減小=4.41g-2.41g=2g，說明不是分解反應，參加反應的還有氧氣，則反應的m(O2)=2.64g-2g=0.64g，n(O2)==0.02mol，依據原子守恒配平書寫反應的化學方程式；

(2)①三草酸合鐵酸鉀晶體在110℃可完全失去結晶水，繼續升高溫度可發生分解反應，根據元素守恒推測得到的產物可能是K2CO3、FeO、Fe、CO2、CO，一氧化碳還原氧化銅，得到的金屬銅可被氧氣氧化，所以實驗開始先通一段時間N2，將裝置中的空氣排凈，實驗結束時，為防止倒吸，應該先熄滅酒精燈再通入N2至常溫，根據裝置中現象變化判斷產物；

②為能準確判斷三草酸合鐵酸鉀晶體高溫下分解的產物中是否含有一氧化碳，現象為E中固體由黑色變為紅色，且F中澄清石灰水變渾濁，為確保實驗現象不被干擾，在C裝置中裝入足量氫氧化鈉，把二氧化碳吸收干凈，避免干擾一氧化碳的檢驗；

(3)①亞鐵離子易水解生成氫氧化亞鐵，酸能抑制其水解；

②溫度高時，雙氧水易水解；根據相似相溶原理分析；

(l)計算晶體物質的量n()==0.03mol，失去結晶水應為0.06mol，固體質量變化=0.06mol×18g/mol=1.08g，圖表數據可知，150～210固體質量變化=5.49g-4.41g=1.08g，說明210°C失去結晶水得到CoC2O4，210～290℃過程中是CoC2O4發生的反應，產生的氣體只有CO2 ，依據元素守恒得到生成n(CO2)=0.06mol，m(CO2) =0.06mol×44g/mol=2.64g，氣體共計減小質量=4.41g-2.41g=2g，說明有氣體參加反應應為氧氣，則反應的m(O2)=2.64g-2g=0.64g，n(O2)==0.02mol；n(CoC2O4)：n(O2)：n(CO2)=0.03：0.02：0.06=3：2：6，依據原子守恒配平書寫反應的化學方程式為3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2，裝置D中盛放的為濃硫酸，裝置E的作用是驗證草酸鈷晶體受熱分解的產物，防止對實驗的干擾和實驗安全，則濃硫酸的作用是吸收水分；

(2)①三草酸合鐵酸鉀晶體在110℃可完全失去結晶水，繼續升高溫度可發生分解反應，根據元素守恒推測得到的產物可能是K2CO3、FeO、Fe、CO2、CO，一氧化碳還原氧化銅，得到的金屬銅可被氧氣氧化，所以實驗開始先通一段時間N2，將裝置中的空氣排凈，實驗結束時，為防止倒吸，應該先熄滅酒精燈再通入N2至常溫，實驗過程中觀察到B、F中澄清石灰水都變渾濁，即證明二氧化碳產生，E中有紅色固體生成，證明還原性的氣體CO的產生；

②為能準確判斷三草酸合鐵酸鉀晶體高溫下分解的產物中是否含有一氧化碳，現象為E中固體由黑色變為紅色，且F中澄清石灰水變渾濁，為確保實驗現象不被干擾，在C裝置中裝入足量氫氧化鈉，把二氧化碳吸收干凈，避免干擾一氧化碳的檢驗；

(3)①硫酸亞鐵易水解而是其氣壓呈酸性，加熱稀硫酸能抑制亞鐵離子水解；

②雙氧水不穩定，溫度高時，雙氧水易分解，為防止雙氧水分解，溫度應低些，根據相似相溶原理知，三草酸合鐵酸鉀在乙醇中溶解度小，所以可以用乙醇使三草酸合鐵酸鉀析出。