Question

某化學研究小組探究無水三草酸合鐵酸鉀K₃[Fe（C₂O₄）₃]受熱分解的產(chǎn)物，并對所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進行驗證，按如圖裝置進行實驗（夾持儀器已略去）．

（1）連接好裝置后，加入藥品前，應該進行的實驗操作是

 

（填操作名稱）．
（2）實驗開始時緩緩通入氮氣，過一段時間以后，加熱反應管A和E，待反應完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通氮氣，直到反應管冷卻．停止加熱前

 

（填：“是”、“否”）需要先斷開A、B的連接處和E、F的連接處？為什么？

 

．
（3）實驗中觀察到B中澄清石灰水變渾濁，則說明氣體產(chǎn)物中有

 

（寫化學式）．能證明分解產(chǎn)物中有CO氣體生成的實驗現(xiàn)象是

 

．
（4）該小組同學查閱資料后得知，固體產(chǎn)物中不存在+3價Fe元素，而鹽類物質(zhì)只有K₂CO₃．
①驗證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的實驗方法是

 

，現(xiàn)象是

 

．
②研究小組為探究鐵元素的存在形式，取A中充分反應后所得固體于試管中，加入足量蒸餾水，過濾、洗滌、干燥得到黑色粉末，取4.4g黑色粉末溶于足量稀硝酸中，收集到標準狀況下NO氣體1.12L通過計算判斷黑色粉末的成分為

 

（寫化學式）．寫出黑色粉末溶于足量稀硝酸發(fā)生反應的離子方程式：

 

．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）分析裝置圖可知，利用生成氮氣提供惰性環(huán)境，避免干擾分解產(chǎn)物的分析和驗證，加入藥品前，應該進行的實驗操作是檢驗裝置氣密性；
（2）根據(jù)實驗結束后，需要繼續(xù)通入氮氣直到玻璃管冷卻來分析；
（3）B中是澄清石灰水，生成沉淀證明生成二氧化碳，證明一氧化碳生成可以利用裝置E中黑色固體變成紅色，F(xiàn)中溶液變渾濁，說明一氧化碳還原氧化銅反應生成二氧化碳通過F澄清石灰水變渾濁；
（4）①驗證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的實驗方法用焰色反應，但必須要透過藍色的鈷玻璃觀察到紫色火焰來判斷；
②先根據(jù)n=

V

V m

計算出NO的物質(zhì)的量，再根據(jù)化合價變化計算出生成一氧化氮轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量，然后利用極值法和電子守恒判斷4.4g固體的組成，最后寫出反應的離子方程式．

解答： 解：（1）裝置圖分析可知，利用生成氮氣提供惰性環(huán)境，避免干擾分解產(chǎn)物的分析和驗證，加入藥品前，應該進行的實驗操作是檢查裝置氣密性檢查，
故答案為：檢查裝置氣密性檢查；
（2）實驗結束后，需要繼續(xù)通入氮氣直到玻璃管冷卻，氮氣氣體進入B和F中溶液中，所以不會出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象，故答案為：否；因為N2不斷通入，B、F瓶溶液不會倒吸；
（3）B中是澄清石灰水，生成沉淀證明生成二氧化碳，證明一氧化碳生成可以利用裝置E中黑色固體變成紅色，F(xiàn)中溶液變渾濁，說明一氧化碳還原氧化銅反應生成二氧化碳通過F澄清石灰水變渾濁，故答案為：CO₂；E中黑色固體變成紅色，F(xiàn)中溶液變渾濁；
（4）①驗證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的實驗方法用焰色反應，但必須要透過藍色的鈷玻璃觀察到紫色火焰，故答案為：焰色反應；透過藍色的鈷玻璃觀察到紫色火焰；
②標況下1.12L一氧化氮的物質(zhì)的量為：n（NO）=

1.12L

22.4L/mol

=0.05mol，生成0.05mol電子需要轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為：（5-2）×0.05mol=0.15mol，根據(jù)電子守恒，如果固體完全為鐵，則固體的質(zhì)量為：56gmol×

0.15mol

3

=2.8g；
如果固體為FeO，則固體的質(zhì)量為：72g/mol×

0.15mol

3-2

=10.8g，
所以4.4g為Fe和FeO的混合物，
Fe與硝酸反應的離子方程式為：3FeO+NO₃^-+10H⁺═3Fe³⁺+5H₂O+NO↑，
FeO與硝酸反應的離子方程式為：Fe+NO₃^-+4H⁺═Fe³⁺+2H₂O+NO↑，
故答案為：Fe和FeO；3FeO+NO₃^-+10H⁺═3Fe³⁺+5H₂O+NO↑、Fe+NO₃^-+4H⁺═Fe³⁺+2H₂O+NO↑．

點評：本題考查物質(zhì)性質(zhì)實驗方案的設計，涉及了元素及其化合物性質(zhì)、離子方程式書寫等知識，題目難度較大，試題知識點較大，綜合性較強，是一道質(zhì)量較好的題目，有利于提高學生運用所學知識的能力及化學實驗能力．