Question

【題目】某化學(xué)興趣小組的同學(xué)進(jìn)行三草酸合鐵酸鉀晶體K3[Fe(C2O4)3]·3H2O分解的實(shí)驗(yàn)探究。經(jīng)小組討論，他們?cè)O(shè)計(jì)了如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。燒瓶B中盛有飽和NH4Cl和飽和NaNO2混合液(常用于實(shí)驗(yàn)室制N2)，干燥管C1中裝有堿石灰。

(1)B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________。

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

(3)若實(shí)驗(yàn)中觀察到E1、E4中的澄清石灰水均變渾濁，則E3中的現(xiàn)象是___________________，證明氣體產(chǎn)物是___________________。

(4)實(shí)驗(yàn)裝置中有2個(gè)酒精燈，先點(diǎn)燃A1，一段時(shí)間后，熄滅A1，關(guān)閉活塞a，再點(diǎn)燃A2，待D中的樣品充分反應(yīng)后，再次打開(kāi)活塞a，點(diǎn)燃A1，則第二次點(diǎn)燃A1的理由是________________________________________________________。

(5)該小組同學(xué)查閱資料后推知， D中固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K2CO3。實(shí)驗(yàn)測(cè)得C2、C3共增重5.4g；將D中固體生成物溶于水，測(cè)得最后殘余固體的質(zhì)量為6.88g。通過(guò)計(jì)算，固體產(chǎn)物中鐵元素的存在形式為______（需表示出產(chǎn)物的物質(zhì)的量）。

若要通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究上述結(jié)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(yàn)水蒸氣 P2O5或 CaCl2 溶液褪色(或變淺) CO2和 CO 第二次點(diǎn)燃 A1 ，是利用生成的氮?dú)鈱⒀b置中殘余的氣體吹到后續(xù)裝置，使其充分吸收 0.02mol Fe、0.08mol FeO BEF

【解析】

根據(jù)題意可知，D裝置中發(fā)生三草酸合鐵酸鉀的分解。利用B裝置制取氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣。防止三草酸合鐵酸鉀的分解產(chǎn)物被氧化的同時(shí)，利用生成的氮?dú)鈱⒀b置中殘余的氣體吹到后續(xù)裝置，使其充分吸收。通入D裝置前，利用C1裝置將揮發(fā)出的水蒸氣吸收。將三草酸合鐵酸鉀的分解產(chǎn)物收依次通過(guò)C2、C3裝置檢驗(yàn)并吸收生成的水，依次通過(guò)E1、E2裝置，檢驗(yàn)并吸收產(chǎn)生的二氧化碳，通入E3、E4裝置后，E4中澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明產(chǎn)物中含有具有還原性的氣體，結(jié)合元素守恒可知，該氣體為一氧化碳，據(jù)此分析；

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

(2)結(jié)合三草酸合鐵酸鉀晶體的化學(xué)式K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可知，分解產(chǎn)物中含有水，故利用C2裝置中的無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)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(shuō)明產(chǎn)生二氧化碳，并利用E2裝置除去二氧化碳。依次通過(guò)E3和E4裝置，若E4裝置中澄清石灰水變渾濁，則說(shuō)明氣體與E3中高錳酸鉀溶液發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，生成了二氧化碳，故推測(cè)該氣體為CO。E3的現(xiàn)象是溶液褪色(或變淺)，該過(guò)程證明氣體產(chǎn)物是CO2和 CO；

(4)第二次點(diǎn)燃A1的理由是：利用生成的氮?dú)鈱⒀b置中殘余的氣體吹到后續(xù)裝置，使其充分吸收；

(5)反應(yīng)過(guò)程中生成水0.3mol，可知參與反應(yīng)的三草酸合鐵酸鉀的物質(zhì)的量為0.1mol，其中含鐵元素0.1mol。由于產(chǎn)物中鐵元素不能以+3價(jià)的形式存在，故生成物中可能存在0價(jià)鐵單質(zhì)或+2價(jià)的氧化亞鐵。若為單質(zhì)鐵，溶于水后測(cè)得最后殘余固體的質(zhì)量為5.6g，不符合題意，若為氧化亞鐵，則最后殘余固體的質(zhì)量為7.2g，故推測(cè)產(chǎn)物為鐵和氧化亞鐵的混合物。設(shè)生成單質(zhì)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(chǎn)物中鐵元素的存在形式為：0.02mol Fe、0.08mol FeO；

探究固體產(chǎn)物中鐵元素的存在形式，可以將固體產(chǎn)物放入足量的CuSO4溶液中攪拌，使其充分反應(yīng)，然后過(guò)濾洗滌沉淀，再加入鹽酸。若溶液中有紅色不溶物，則說(shuō)明產(chǎn)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(shuō)明固體產(chǎn)物中含有FeO，故答案為BEF；