Question

【題目】三草酸合鐵酸鉀晶體{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}易溶于水，難溶于乙醇，可用于攝影和藍(lán)色印刷．以鐵屑為原料的制備流程如下：

回答下列問題：

（1）流程中“①”加入的稀硫酸需稍過量，其目的是________________；若要從所得溶液中得到綠礬FeSO4·7H2O，必須進(jìn)行的實驗操作是________（按順序填寫）。

a．過濾洗滌　b．蒸發(fā)濃縮　c．冷卻結(jié)晶　d．灼燒　e．干燥

（2）流程中“②”需過濾分離，則加入H2C2O4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________。

（3）流程中“③”需控制溶液溫度不高于40 ℃，理由是________________；該步反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________；得到K3[Fe(C2O4)3]溶液后，加入乙醇，然后進(jìn)行過濾，加入乙醇的理由是________________________________。

（4）所得晶體中C2O42-含量的測定可用酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。滴定過程中發(fā)現(xiàn)，開始時滴入1滴KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，紫紅色褪去很慢，滴入一定量后，紫紅色很快褪去，原因可能是______。

（5）三草酸合鐵酸鉀晶體在110 ℃可完全失去結(jié)晶水，繼續(xù)升高溫度可發(fā)生分解反應(yīng)。

①分解得到的氣體產(chǎn)物用如下裝置進(jìn)行實驗：

檢查裝置氣密性后，先通一段時間的N2，其目的是____________________；結(jié)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(chǎn)物是______________。

②分解得到的固體產(chǎn)物含有K2CO3、FeO、Fe，加水溶解、過濾、洗滌、干燥，得到含鐵樣品�，F(xiàn)設(shè)計下列兩種實驗方案對該樣品進(jìn)行鐵元素含量測定：

（甲）

（乙） 酸性KMnO4溶液V mL

你認(rèn)為以上________（填“甲”或“乙”）方案可確定樣品的組成，測得鐵元素的含量是________。

Answer 1

【答案】抑制Fe2＋的水解 bcae FeSO4+H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+H2SO4 防止H2O2分解 2FeC2O4·2H2O+H2O2+H2C2O4+3K2C2O4=2 K3[Fe(C2O4)3]+6H2O 三草酸合鐵酸鉀在乙醇中的溶解度小，有利于析出三草酸合鐵酸鉀晶體 生成的Mn2＋起催化作用 排出裝置內(nèi)空氣，防止干擾實驗結(jié)果 CO2、CO 甲

【解析】

由題給流程可知，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑；反應(yīng)生成的硫酸亞鐵溶液與草酸反應(yīng)生成FeC2O42H2O沉淀和硫酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeSO4+H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+H2SO4；向FeC2O42H2O沉淀中加入草酸鉀、雙氧水，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K3[Fe(C2O4)3]3H2O。

（1）FeSO4溶液中亞鐵離子會水解，加酸可以抑制水解；綠礬晶體含有結(jié)晶水，則從硫酸亞鐵溶液得到綠礬晶體的操作應(yīng)為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，故答案為防止亞鐵離子水解；bcae；

（2）流程中“②”需過濾分離，說明FeC2O42H2O難溶于水，則硫酸亞鐵溶液與草酸反應(yīng)生成FeC2O42H2O沉淀和硫酸，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeSO4+H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+H2SO4，故答案為FeSO4+H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+H2SO4；

（3）雙氧水受熱易分解，則控制溶液溫度不高于40 ℃的目的是防止H2O2分解；向FeC2O42H2O沉淀中加入草酸鉀、雙氧水，發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成K3[Fe(C2O4)3]3H2O，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeC2O4·2H2O＋H2O2＋H2C2O4＋3K2C2O4=2 K3[Fe(C2O4)3]＋6H2O；由題意可知，三草酸合鐵酸鉀難溶于乙醇，加入乙醇可降低其溶解度，有利于三草酸合鐵酸鉀晶體析出，故答案為防止H2O2分解；2FeC2O4·2H2O+H2O2+H2C2O4+3K2C2O4=2 K3[Fe(C2O4)3]+6H2O；

（4）由開始時滴入1滴KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液，紫紅色褪去很慢，滴入一定量后，紫紅色很快褪去，說明反應(yīng)生成的硫酸錳做反應(yīng)的催化劑，加快了反應(yīng)速率，故答案為生成的Mn2＋起催化作用；三草酸合鐵酸鉀在乙醇中的溶解度小，有利于析出三草酸合鐵酸鉀晶體；

（5）①三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體在110℃可完全失去結(jié)晶水，繼續(xù)升高溫度可發(fā)生分解反應(yīng)，根據(jù)元素守恒推測得到的產(chǎn)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(jié)束時，為防止倒吸，應(yīng)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(chǎn)生，E中有紅色固體生成，證明還原性的氣體一氧化碳的產(chǎn)生，故答案為排除裝置中的空氣，防止干擾實驗結(jié)果； CO2、CO；

②乙方案中先是用鹽酸溶解，最后加入高錳酸鉀后，高錳酸鉀具有氧化性，能將亞鐵離子以及氯離子氧化，這樣會導(dǎo)致得到的亞鐵離子的含量偏高，干擾實驗結(jié)果，無法確定樣品的組成；由甲方案可知最終生成bg氧化鐵，由鐵原子個數(shù)守恒可知鐵樣品中鐵元素的質(zhì)量為g，則含鐵樣品中鐵元素的含量為，故答案為甲；。