Question

三草酸合铁酸钾晶体K₃[Fe（C₂O₄）₃]?3H₂O可用于摄影和蓝色印刷．某化学兴趣小组将无水三草酸合铁酸钾按如图所示装置进行实验：请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程．

限选试剂：浓硫酸、1.0mol/LHNO₃、1.0mol/L盐酸、1.0mol/LNaOH、3% H₂O₂、0.1mol/LKI、0，1mol/LCuSO₄、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水．
（1）若实验中，观察到B、F中溶液均变浑浊，则E中的现象是

粉末由黑色变为红色

，推测三草酸合铁酸钾分解的气体产物是

CO和CO₂

．
（2）该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K₂CO₃．验证固体产物中钾元素存在的方法是

利用焰色反应

，现象是

透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰

．
（3）固体产物中铁元素存在形式的探究．
提出合理假设：假设1：

全部为铁单质

；假设2：

全部为FeO

；假设3：

同时存在铁单质和FeO

．
设计实验方案证明你的假设（不要在答题卷上作答）
实验过程
根据上述实验方案进行实验．在答题卷上填写实验步骤、预期现象与结论中的空格．

实验步骤	预期现象与结论
步骤1：取适量固体产物于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡使碳酸钾完全溶解．分离不溶固体与溶液，用蒸馏水充分洗涤不溶固体．	固体产物部分溶解．
步骤2：向试管中加入适量 CuSO4 溶液，再加入少量不溶固体，充分振荡．	（1）若溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化，则假设 2 成立． （2）若溶液颜色明显改变，且有 暗红 色固体生成，则证明有 铁单质 存在
步骤3：继续步骤2中的（2），进行固液分离，用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色．取少量固体于试管中，滴加过量 HCl ，静置，取上层清液，滴加适量 KSCN ，充分振荡后滴加 H2O2 ．	结合步骤2中的（2）： （1）若溶液基本无色，则假设 1 成立 （2）若溶液呈血红色，则假设 3 成立

Answer 1

分析：（1）二氧化碳能使石灰水变浑浊，一氧化碳还原氧化铜会生成二氧化碳和金属铜；
（2）钾离子的检验可以采用焰色反应的方法；
（3）固体产物中铁元素存在形式的探究：金属铁单质的化合价为零价，氧化亚铁中铁元素化合价为+2价，根据不含有三价铁元素来提出假设；
实验过程：金属铁能从铜盐中置换出金属铜，氧化亚铁能和酸反应生成亚铁盐，亚铁离子具有还原性易被氧化剂氧化，硫氰酸钾可以检验三价铁离子的生成．

解答：解：（1）根据实验现象B中有沉淀出现，则证明有二氧化碳产生，F中溶液均变浑浊，则E中发生一氧化碳还原氧化铜的反应，现象是粉末由黑色变为红色，故答案为：CO和CO₂；
（2）钾离子的检验可以采用焰色反应的方法，现象是透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰，故答案为：利用焰色反应；透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰；
（3）根据产物中不含有三价铁元素，所以提出假设：全部为铁单质，或者全部是氧化亚铁，或者是氧化亚铁和金属铁的混合物，故答案为：全部为铁单质；全部为FeO；同时存在铁单质和FeO；
实验过程：根据金属铁能从铜盐中置换出金属铜，可以向混合物中加入硫酸铜溶液，看硫酸铜溶液颜色的变化来确定是否含有金属单质铁，氧化亚铁可以和盐酸反应生成氯化亚铁和水，亚铁离子的检验方法：加入硫氰酸钾溶液，溶液中再加入双氧水来检验，故答案为：CuSO₄；2；暗红；铁单质；HCl；KSCN；H₂O₂；1；3（注意第三小题假设与结论要对应）．

点评：本题是一道实验设计题，考查学生分析和解决问题的能力，综合性较强，难度大．