Question

3．易溶于水的三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O可用于攝影和藍(lán)色印刷．以鐵屑為原料的制備流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）鐵屑中常含硫元素，加稀硫酸時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒的H₂S氣體，可用氫氧化鈉溶液吸收，下列吸收裝置正確的是A．

（2）制得的FeSO₄溶液中需加入少量的H₂SO₄酸化，目的是防止Fe²⁺的水解．若要從溶液中得到綠礬FeSO₄•7H₂O，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是bcae（按順序填寫）．a(chǎn)．過(guò)濾洗滌b．蒸發(fā)濃縮c．冷卻結(jié)晶d．灼燒e．干燥
（3）該晶體鹽在110℃可完全失去結(jié)晶水，繼續(xù)升高溫度可發(fā)生分解反應(yīng)．
①分解得到的氣體產(chǎn)物用如下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

裝置檢查氣密性后，先通一段時(shí)間N₂，其目的為排出裝置中的空氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果．結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)先熄滅酒精燈再通入N₂至常溫，其目的為防止液體回流（或倒吸）．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到B、F中澄清石灰水都變渾濁，E中有紅色固體生成，則氣體產(chǎn)物是CO₂、CO．
②分解得到的固體產(chǎn)物含有K₂CO₃、FeO、Fe，加水溶解、過(guò)濾、洗滌、干燥，得到含鐵樣品．現(xiàn)設(shè)計(jì)下列三種實(shí)驗(yàn)方案對(duì)該樣品進(jìn)行物質(zhì)含量測(cè)定．
【甲】a g樣品$→_{攪拌}^{足量稀硝酸}$溶液$→_{攪拌}^{足量NaOH}$$→_{烘干灼燒}^{過(guò)濾洗滌}$得固體b g
【乙】a g樣品$→_{攪拌}^{足量稀硫酸}$$\stackrel{測(cè)量氣體體積}{→}$量氣測(cè)得氣體體積V_a mL
【丙】a g樣品$→_{溶解配置}^{足量稀鹽酸}$250mL溶液$→_{用酸性KMnO_{4}溶液滴定}^{每次取25mL溶液}$三次平均消耗0.1mol•L^-1酸性KMnO₄溶液V_b mL
你認(rèn)為以上方案中丙方案無(wú)法確定樣品的組成，理由是使用鹽酸溶解樣品，氯離子也可被酸性MnO₄^-氧化．

Answer 1

分析 以鐵屑為原料制備三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的流程：鐵和硫酸反應(yīng)：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，硫酸亞鐵和草酸反應(yīng)：FeSO₄+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O+H₂SO₄，加入草酸鉀、雙氧水生成K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O．
（1）氣體吸收裝置中既要吸收氣體又能排出不反應(yīng)的氣體；
（2）FeSO₄溶液中亞鐵離子會(huì)水解，加酸可以抑制水解，根據(jù)硫酸亞鐵溶液得到綠礬晶體的操作來(lái)回答，從溶液中得到綠礬晶體的實(shí)驗(yàn)操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶過(guò)濾洗滌干燥；
（3）三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體在110℃可完全失去結(jié)晶水，繼續(xù)升高溫度可發(fā)生分解反應(yīng)，根據(jù)元素守恒推測(cè)得到的產(chǎn)物可能是K₂CO₃、FeO、Fe、CO₂、CO，A加熱三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體分解，B裝置澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳存在，C足量氫氧化鈉吸收二氧化碳，D濃硫酸干燥氣體，E中有黑色氧化銅，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象B中有沉淀出現(xiàn)，則證明有二氧化碳產(chǎn)生，F(xiàn)中溶液均變渾濁，則E中發(fā)生一氧化碳還原氧化銅的反應(yīng)，現(xiàn)象是粉末由黑色變?yōu)榧t色，紅色固體生成，則證明有一氧化碳生成．
①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理生成的金屬銅能被氧氣氧化，應(yīng)將裝置中的空氣排凈，注意裝置的倒吸現(xiàn)象；
②高錳酸鉀具有氧化性，能將氯離子氧化，這樣會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比三項(xiàng)試驗(yàn)方案得到結(jié)論．

解答 解：以鐵屑為原料制備三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的流程：鐵和硫酸反應(yīng)：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，硫酸亞鐵和草酸反應(yīng)：FeSO₄+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O+H₂SO₄，加入草酸鉀、雙氧水生成K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O．
（1）A．該裝置中硫化氫與氫氧化鈉溶液接觸面積大，從而使硫化氫吸收較完全，且該裝置中氣壓較穩(wěn)定，不產(chǎn)生安全問(wèn)題，故A正確；
B．硫化氫與氫氧化鈉接觸面積較小，所以吸收不完全，故B錯(cuò)誤；
C．沒(méi)有排氣裝置，導(dǎo)致該裝置內(nèi)氣壓增大而產(chǎn)生安全事故，故C錯(cuò)誤；
D．該裝置中應(yīng)遵循“長(zhǎng)進(jìn)短出”的原理，故D錯(cuò)誤；
故選A；
（2）FeSO₄溶液中亞鐵離子會(huì)水解，加酸可以抑制水解，綠礬晶體含有結(jié)晶水，應(yīng)選擇蒸發(fā)結(jié)晶，從硫酸亞鐵溶液得到綠礬晶體的操作應(yīng)為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥，
故答案為：防止亞鐵離子水解；bcae；
（3）①三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體在110℃可完全失去結(jié)晶水，繼續(xù)升高溫度可發(fā)生分解反應(yīng)，根據(jù)元素守恒推測(cè)得到的產(chǎn)物可能是K₂CO₃、FeO、Fe、CO₂、CO，一氧化碳還原氧化銅，得到的金屬銅可被氧氣氧化，所以實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先通一段時(shí)間N₂，將裝置中的空氣排凈，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，為防止倒吸，應(yīng)該先熄滅酒精燈再通入N₂至常溫，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到B、F中澄清石灰水都變渾濁，即證明二氧化碳產(chǎn)生，E中有紅色固體生成，證明還原性的氣體一氧化碳的產(chǎn)生，
故答案為：排除裝置中的空氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果；防止液體回流（或倒吸）；CO₂、CO；
②在實(shí)驗(yàn)方案丙中，先是用鹽酸溶解，最后加入高錳酸鉀后，高錳酸鉀具有氧化性，能將亞鐵離子以及氯離子氧化，這樣會(huì)導(dǎo)致得到的亞鐵離子的含量偏高，干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，無(wú)法確定樣品的組成，
故答案為：丙方案；使用鹽酸溶解樣品，氯離子也可以被高錳酸根離子氧化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與分析，主要是三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體分解產(chǎn)物驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的過(guò)程分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．