Question

【題目】文獻(xiàn)表明：工業(yè)上，向熾熱鐵屑中通入氯化氫生產(chǎn)無水氯化亞鐵;相同條件下，草酸根(C2O42-)的還原性強(qiáng)于Fe2+。為檢驗(yàn)這一結(jié)論，雅禮中學(xué)化學(xué)研究性小組進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：

資料:i. 草酸(H2C2O4)為二元弱酸。

ii. 三水三草酸合鐵酸鉀[K3Fe(C2O4)33H2O]為翠綠色晶體，光照易分解。其水溶液中存在[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2O42- K=6.3×10-21

iii.FeC2O42H2O為黃色固體，溶于水，可溶于強(qiáng)酸。

（實(shí)驗(yàn)1）用以下裝置制取無水氯化亞鐵

(1)儀器a的名稱為___________。

(2)欲制得純凈的FeCl2，實(shí)驗(yàn)過程中點(diǎn)燃A、C酒精燈的先后順序是___________。

(3)若用D的裝置進(jìn)行尾氣處理，存在的問題是__________、___________。

（實(shí)驗(yàn)2）通過Fe3+和C2O42-在溶液中的反應(yīng)比較Fe2+和C2O42-的還原性強(qiáng)弱。

(4)取實(shí)驗(yàn)2中少量晶體洗浄，配成溶液，漓加KSCN溶液，不變紅。繼續(xù)加入硫酸，溶液變紅，說明晶體中含有+3價(jià)的鐵元素。加硫酸后溶液變紅的原因是______________。

(5)經(jīng)檢驗(yàn)，翠綠色晶體為K3Fe(C2O4)33H2O。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)實(shí)驗(yàn)2中沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)的操作和現(xiàn)象是_____。

(6)取實(shí)驗(yàn)2中的翠綠色溶液光照一段時(shí)間，產(chǎn)生黃色渾濁且有氣泡產(chǎn)生。補(bǔ)全反應(yīng)的離子方程式：_____Fe(C2O4)3]3-+____H2O____FeC2O4·2H2O↓+__________+_______

（實(shí)驗(yàn)3）研究性小組又設(shè)計(jì)以下裝置直接比較Fe2+和C2O42-的還原性強(qiáng)弱，并達(dá)到了預(yù)期的目的。

(7)描述達(dá)到期目的可能產(chǎn)生的現(xiàn)象：_____________________。

Answer 1

【答案】分液漏斗 先點(diǎn)燃A處酒精燈，再點(diǎn)燃C處酒精燈 發(fā)生倒吸 可燃性氣體H2不能被吸收 溶液中存在平衡：[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2O42-，加熱硫酸后，H+與C2O42-結(jié)合可使平衡正向移動(dòng)，c(Fe3+)增大，遇KSCN溶液變紅 取少量實(shí)驗(yàn)2中的翠綠色溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不出現(xiàn)藍(lán)色沉淀 2 4 2 3C2O42- 2CO2↑ 電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，一段時(shí)間后，左側(cè)溶液變?yōu)闇\綠色，右側(cè)有氣泡產(chǎn)生

【解析】

實(shí)驗(yàn)一：在裝置A中用濃硫酸與NaCl固體混合加熱制取HCl，通過B裝置的濃硫酸干燥，得純凈HCl氣體，然后在裝置C中Fe與HCl發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生FeCl2和H2，反應(yīng)后的氣體中含H2和未反應(yīng)的HCl氣體，可根據(jù)HCl極容易溶于水，用水作吸收劑吸收進(jìn)行尾氣處理；

實(shí)驗(yàn)二：FeCl3溶液與K2C2O4發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生Fe2(C2O4)3和KCl；用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3+；用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗(yàn)Fe2+；根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒書寫離子方程式；

實(shí)驗(yàn)三：根據(jù)2Fe3++C2O42-=2Fe2++2CO2↑，判斷原電池正負(fù)極反應(yīng)及相應(yīng)的現(xiàn)象。

(1)根據(jù)圖示可知儀器a名稱是分液漏斗；

(2)為防止Fe與裝置中的空氣發(fā)生反應(yīng)，制得純凈的FeCl2，實(shí)驗(yàn)過程中先點(diǎn)燃A處酒精燈，使裝置充滿HCl氣體，然后給C處酒精燈加熱；

(3)若用D的裝置進(jìn)行尾氣處理，由于HCl極容易溶于水，HCl溶解導(dǎo)致導(dǎo)氣管中氣體壓強(qiáng)減小而引起倒吸現(xiàn)象的發(fā)生，而且可燃性氣體H2不能被吸收；

(4)在實(shí)驗(yàn)二中，向FeCl3溶液中加入K2C2O4溶液，發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)產(chǎn)生Fe2(C2O4)3和KCl，產(chǎn)生的翠綠色晶體為Fe2(C2O4)3的結(jié)晶水合物K3Fe(C2O4)33H2O，取實(shí)驗(yàn)2中少量晶體洗浄，配成溶液，漓加KSCN溶液，不變紅，繼續(xù)加入硫酸，溶液變紅，說明晶體中含有+3價(jià)的鐵元素。則加硫酸后溶液變紅的原因是在溶液中存在電離平衡：溶液中存在平衡：[Fe(C2O4)3]3-Fe3++3C2O42-，加入硫酸后，硫酸電離產(chǎn)生H+與溶液中的C2O42-結(jié)合生成弱酸H2C2O4，使可使平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致溶液中c(Fe3+)增大，遇KSCN溶液變紅；

(5)若K3Fe(C2O4)33H2O發(fā)生氧化還原反應(yīng)，則會(huì)產(chǎn)生Fe2+，檢驗(yàn)方法是取少量實(shí)驗(yàn)2中的翠綠色溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，不出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，證明無Fe2+，產(chǎn)生的K3Fe(C2O4)33H2O未發(fā)生氧化還原反應(yīng)；

(6)在光照條件下草酸鐵溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生FeC2O4·2H2O、CO2氣體，根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應(yīng)的離子方程式：2Fe(C2O4)3]3-+4H2O2FeC2O4·2H2O↓+2C2O42－+2CO2↑；

(7)該裝置構(gòu)成了原電池，在左邊，Fe3+獲得電子變?yōu)?/span>Fe2+，溶液變?yōu)闇\綠色，左邊電極為正極；在右邊電極上，溶液中的C2O42-失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，C2O42--2e-=2CO2↑，右邊電極為負(fù)極，會(huì)看到電極上有氣泡產(chǎn)生。