Question

12．三草酸合鐵酸鉀晶體是一種光敏材料，可以通過下列流程來制備：
 
（1）“過濾”前加入H₂C₂O₄的目的是將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為FeC₂O₄•2H₂O沉淀；“氧化”時(shí)加入H₂C₂O₄的目的是：①參與“氧化”時(shí)的反應(yīng)，②調(diào)節(jié)溶液的pH．
（2）“氧化”過程中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeC₂O₄•2H₂O+H₂O₂+3K₂C₂O₄+H₂C₂O₄═2K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O．
（3）稱取9.82g K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O固體加熱分解，在110℃時(shí)完全失去結(jié)晶水；繼續(xù)加熱到一定溫度，反應(yīng)一段時(shí)間后得到混合氣體CO、CO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.016L）和固體M．研究分析可知：M中含有K₂CO₃和另外兩種物質(zhì)（鐵元素不以三價(jià)形式存在）；M的質(zhì)量為5.42g．
①CO的物質(zhì)的量為0.04mol．
②計(jì)算M中各成分的物質(zhì)的量（寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 廢鐵屑加入硫酸溶液溶解，稀硫酸防止亞鐵離子水解，加入草酸沉淀亞鐵離子，過濾得到沉淀加入重鉻酸鉀、過氧化氫溶液氧化加入草酸得到草酸合鐵酸鉀晶體．
（1）加入H₂C₂O₄調(diào)節(jié)溶液的pH的同時(shí)還可以做氧化劑；
（2）雙氧水可以將草酸亞鐵氧化，據(jù)此回答；
（3）根據(jù)C、Fe元素守恒和質(zhì)量守恒關(guān)系列式計(jì)算．

解答 解：廢鐵屑加入硫酸溶液溶解，稀硫酸防止亞鐵離子水解，加入草酸沉淀亞鐵離子，過濾得到沉淀加入重鉻酸鉀、過氧化氫溶液氧化加入草酸得到草酸合鐵酸鉀晶體．
（1）“過濾”前加入H₂C₂O₄的目的是將Fe²⁺轉(zhuǎn)化為FeC₂O₄•2H₂O沉淀；“氧化”時(shí)加入H₂C₂O₄的目的：既可以參與“氧化”時(shí)的反應(yīng)，又可以調(diào)節(jié)溶液的pH（或避免生成氫氧化鐵），故答案為：調(diào)節(jié)溶液的pH；
（2）雙氧水可以將草酸亞鐵氧化，發(fā)生反應(yīng)：2FeC₂O₄•2H₂O+H₂O₂+3K₂C₂O₄+H₂C₂O₄═2K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O，故答案為：2FeC₂O₄•2H₂O+H₂O₂+3K₂C₂O₄+H₂C₂O₄═2K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O；
（3）①9.82g K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O固體加熱分解，得到混合氣體CO、CO₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.016L）和固體M，n{K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O}=9.82 g/491 g•mol^-1=0.02mol，失去結(jié)晶水的質(zhì)量是：0.06mol×18g/mol=1.08g，M的質(zhì)量為5.42g，所以一氧化碳和二氧化碳的總質(zhì)量是9.82g-1.08g-5.42g=3.32g，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.016L，即0.09mol，設(shè)一氧化碳的物質(zhì)的量是x，則28x+（0.09-x）×44=3.32，解得x=0.04mol，故答案為：0.04mol；
②n{K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O}=$\frac{9.82g}{491g/mol}$=0.02 mol，n（C）=0.12mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.016L，即0.09mol，根據(jù)C元素守恒，碳酸鉀的物質(zhì)的量是0.12mol-0.09mol=0.03mol，而5.42g M中n（K₂CO₃）=0.02 mol×3÷2=0.03 mol，由此可知另兩種物質(zhì)中不含碳元素，另兩種物質(zhì)的質(zhì)量為5.42g-138g•mol×0.03 mol=1.28g，據(jù)鐵元素守恒：=0.02 molK₃[Fe（C₂O₄）₃]中m（Fe）=56g/mol×0.02 mol=1.12 g，m（O）=1.28g-1.12g=0.16g，M中不含三價(jià)鐵元素，鐵元素的物質(zhì)的量為n（Fe）=0.02mol氧元素的物質(zhì)的量為n（O）=0.01 mol，則另兩種物質(zhì)為Fe和FeO，n（Fe）=0.01 mol，n（FeO）=0.01mol，答：M中各成分的物質(zhì)的量如下：n（Fe）=0.01 mol，n（FeO）=0.01mol，n（K₂CO₃）=0.03mol．

點(diǎn)評(píng) 本題以氧化還原反應(yīng)為載體，考查學(xué)生物質(zhì)的組成和提純知識(shí)的綜合應(yīng)用，屬于綜合知識(shí)的考查，難度不大．