Question

【题目】某化学兴趣小组的同学进行三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O分解的实验探究。经小组讨论，他们设计了如下装置进行实验。烧瓶B中盛有饱和NH4Cl和饱和NaNO2混合液(常用于实验室制N2)，干燥管C1中装有碱石灰。

(1)B中发生反应的化学方程式为______________________________________。

(2)C2的作用是_________________，C3中盛装的试剂是___________________。

(3)若实验中观察到E1、E4中的澄清石灰水均变浑浊，则E3中的现象是___________________，证明气体产物是___________________。

(4)实验装置中有2个酒精灯，先点燃A1，一段时间后，熄灭A1，关闭活塞a，再点燃A2，待D中的样品充分反应后，再次打开活塞a，点燃A1，则第二次点燃A1的理由是________________________________________________________。

(5)该小组同学查阅资料后推知， D中固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3。实验测得C2、C3共增重5.4g；将D中固体生成物溶于水，测得最后残余固体的质量为6.88g。通过计算，固体产物中铁元素的存在形式为______（需表示出产物的物质的量）。

若要通过实验研究上述结论，除3%H2O2、蒸馏水外，还需要下列试剂中的___________。

A．1.0 mol·L－1HNO3 B．1.0 mol·L－1盐酸 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 检验水蒸气 P2O5或 CaCl2 溶液褪色(或变浅) CO2和 CO 第二次点燃 A1 ，是利用生成的氮气将装置中残余的气体吹到后续装置，使其充分吸收 0.02mol Fe、0.08mol FeO BEF

【解析】

根据题意可知，D装置中发生三草酸合铁酸钾的分解。利用B装置制取氮气作保护气。防止三草酸合铁酸钾的分解产物被氧化的同时，利用生成的氮气将装置中残余的气体吹到后续装置，使其充分吸收。通入D装置前，利用C1装置将挥发出的水蒸气吸收。将三草酸合铁酸钾的分解产物收依次通过C2、C3装置检验并吸收生成的水，依次通过E1、E2装置，检验并吸收产生的二氧化碳，通入E3、E4装置后，E4中澄清石灰水变浑浊，说明产物中含有具有还原性的气体，结合元素守恒可知，该气体为一氧化碳，据此分析；

(1)利用NH4Cl和饱和NaNO2混合液制N2，发生价态归中的氧化还原反应，生成氯化钠和水，其方程式为：NH4Cl+NaNO2 = N2↑+NaCl+2H2O；

(2)结合三草酸合铁酸钾晶体的化学式K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可知，分解产物中含有水，故利用C2装置中的无水硫酸铜检验水蒸气；利用C3装置吸收水蒸气，故盛装的试剂是P2O5或 CaCl2；

(3)E1中的澄清石灰水均变浑浊，说明产生二氧化碳，并利用E2装置除去二氧化碳。依次通过E3和E4装置，若E4装置中澄清石灰水变浑浊，则说明气体与E3中高锰酸钾溶液发生了氧化还原反应，生成了二氧化碳，故推测该气体为CO。E3的现象是溶液褪色(或变浅)，该过程证明气体产物是CO2和 CO；

(4)第二次点燃A1的理由是：利用生成的氮气将装置中残余的气体吹到后续装置，使其充分吸收；

(5)反应过程中生成水0.3mol，可知参与反应的三草酸合铁酸钾的物质的量为0.1mol，其中含铁元素0.1mol。由于产物中铁元素不能以+3价的形式存在，故生成物中可能存在0价铁单质或+2价的氧化亚铁。若为单质铁，溶于水后测得最后残余固体的质量为5.6g，不符合题意，若为氧化亚铁，则最后残余固体的质量为7.2g，故推测产物为铁和氧化亚铁的混合物。设生成单质铁x mol，氧化亚铁(0.1-x)mol，可得56x+72(0.1-x)=6.88，解得x=0.02mol，故固体产物中铁元素的存在形式为：0.02mol Fe、0.08mol FeO；

探究固体产物中铁元素的存在形式，可以将固体产物放入足量的CuSO4溶液中搅拌，使其充分反应，然后过滤洗涤沉淀，再加入盐酸。若溶液中有红色不溶物，则说明产物中含有铁，向溶液中加入KSCN溶液，不变红色，再加入双氧水，若变红色，则说明固体产物中含有FeO，故答案为BEF；