问题 实验题

(12分)三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4 )3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。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·L-1HNO3、1.0mol·L-1盐酸、1.0mol·L-1 NaOH、3%H2O2、0.1mol·L-1KI、0.1mol·L-1CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。

(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C),观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊,B中有红色固体生成,则气体产物是       

(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        ,现象是           

(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。

①提出合理假设

假设1:         ;假设2:              ;假设3:         

②设计实验方案证明你的假设(不要在答题卡上作答)

③实验过程

根据②中方案进行实验。在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。

实验步骤预期现象与结论
步骤1: 
步骤2: 
步骤3: 
…… 

答案

(1)CO2、CO 

(2)焰色反应透过蓝色钴玻璃,观察到紫色的火焰

(3)①FeO、Fe    FeO   Fe

实验步骤预期现象与结论
步骤1:取适量固体产物与试管中,加入足量蒸馏水,充分振荡使碳酸钾完全溶解。分离不容固体与溶液,用蒸馏水充分洗涤不溶固体固体产物部分溶解
步骤2:向试管中加入适量硫酸铜溶液,再加入少量不溶固体,充分振荡若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化,则假设2成立。

若蓝色溶液颜色明显改变,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。取少量固体与试管中,滴加过量HCl,静置,取上层清液,滴加适量H2O2 ,充分振荡后滴加KSCN 结合步骤2中的(2):

若溶液基本无色,则假设(1)成立

若溶液呈血红色,则假设(3)成立

③步骤1:将固体产物加入1.0 mol·L-1盐酸中观察有无气体若有气泡产生、说明固体产物中含有单质铁,反之,则不含单质铁

步骤2:将固体产物加入足量的0.1 mol·L-1CuSO4中充分反应后过滤、洗涤后,将沉淀物溶于1.0 mol·L-1盐酸,再加入20% KSCN,最后加入3%  H2O2,若最终溶液显红色,说明固体产物中含有FeO,若不出现红色、说明不含有FeO

(1)澄清石灰水(A)变浑浊,说明气体产物中含有CO2

澄清石灰水(C)变浑浊、B中有红色固体生成,说明气体产物中含有CO:

CO+CuOCu+CO2     Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O

(2)钾元素一般通过焰色反应来检验:透过蓝色钴玻璃,观察到紫色的火焰

(3)固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3,说明铁只能以0价、+3价的形式存在,故只可能是FeO、Fe两种存在形式,有三种假设:假设1:FeO、Fe;假设2:FeO;假设3:Fe

其中的铁可通过与盐酸反应有无气体生成、与蓝色硫酸铜溶液是否有铜析出(溶液颜色的改变)来判定

FeO的检验:用盐酸将其溶解后,加入KSCN溶液,再用双氧水将其氧化,观察溶液是否变红

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