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【题目】三草酸合铁酸钾[K3Fe(C2O4)33H2O]是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。某化学小组探究用废铁屑(含少量-2S元素)为原料制备三草酸合铁()酸钾晶体。具体流程如图:

已知:①(NH4)2Fe(SO4)26H2O为蓝绿色晶体,FeC2O4·2H2O为难溶于水的黄色晶体,K3Fe(C2O4)3·3H2O为可溶于水、难溶于乙醇的翠绿色晶体。

25℃时,[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2O(aq) K=6.31×10-17

[Fe(SCN)]2+(aq)为血红色。

回答下列问题:

1)三草酸合铁酸钾[K3Fe(C2O4)33H2O]中铁的化合价是_____

2)废铁屑中加入10%NaOH并加热的目的是__

3)为防止污染空气,反应所产生的废气可选择__净化处理。(填选项)

AH2O BNaOH溶液 C.盐酸 DCuSO4溶液

4)写出浅绿色悬浊液中加入饱和H2C2O4生成黄色沉淀的化学方程式:__

5)制备过程中加入6%H2O2的目的是__,温度保持70~80℃,采用的合适加热方式是__

6)获得翠绿晶体的操作①是___

7)用乙醇洗涤晶体的原因是___

8)某同学欲检验所制晶体中的Fe),取少量晶体放入试管中,加蒸馏水使其充分溶解,再向试管中滴入几滴0.1molL-1KSCN溶液。请判断上述实验方案是否可行并说明理由:___

【答案】+3 去除废铁屑表面的油污 BD (NH4)2Fe(SO4)26H2O+H2C2O4=FeC2O42H2O+(NH4)2SO4+H2SO4+4H2O Fe)氧化成Fe 水浴加热 加热浓缩,冷却结晶,过滤 为了除去晶体表面残留的水分且防止晶体溶解损失 否,因为[Fe(C2O4)3]3-转化为[Fe(SCN)]2+反应的平衡常数小于1.0×10-5,观察不到明显现象,所以无法检验

【解析】

废铁屑先用热的NaOH溶液除去表面的油污,然后加入稀硫酸,铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁,-2S元素遇酸转变为有毒气体H2SH2S可以用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收。得到的硫酸亚铁溶液中加入氨水,生成(NH4)2Fe(SO4)26H2O,再加入饱和H2C2O4,生成难溶于水的黄色晶体FeC2O4·2H2O,过滤后向沉淀中加入饱和K2C2O4,然后加入6%H2O2溶液,使Fe)被氧化成Fe),再加入饱和H2C2O4,得到K3Fe(C2O4)3溶液,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶,过滤得到K3Fe(C2O4)3·3H2O晶体,用乙醇洗涤,干燥后得到纯净的K3Fe(C2O4)3·3H2O

(1)三草酸合铁酸钾[K3Fe(C2O4)33H2O]中钾为+1价,碳为+3价,氧为-2价,根据正负化合价代数和为0的原则,可计算出铁的化合价是+3价。

(2)废铁屑长期露置于空气中,表面会有油污,加热时油污可以在碱性环境下彻底水解,所以加入10%NaOH并加热的目的是去除废铁屑表面的油污。

(3)废铁屑中-2S元素遇酸转变为有毒气体H2SH2S是酸性气体,能溶于碱溶液,可以用NaOH溶液吸收,H2S也可以和硫酸铜溶液反应生成CuS沉淀,所以也可以用CuSO4溶液吸收,故选BD

(4)浅绿色悬浊液中有(NH4)2Fe(SO4)26H2O,加入饱和H2C2O4生成黄色沉淀FeC2O4·2H2O,化学方程式为:(NH4)2Fe(SO4)26H2O+H2C2O4=FeC2O42H2O+(NH4)2SO4+H2SO4+4H2O

(5)黄色沉淀是FeC2O4·2H2O,其中铁是+2价,要制备的K3Fe(C2O4)33H2O中铁是+3价,所以需要将Fe)氧化成Fe),所以加入6%H2O2的目的是将Fe)氧化成Fe),温度保持70~80℃,采用的合适加热方式是水浴加热。

(6)K3Fe(C2O4)3溶液中获得K3Fe(C2O4)3·3H2O晶体,需经蒸发浓缩、冷却结晶,过滤。

(7)由于K3Fe(C2O4)3·3H2O难溶于乙醇,所以用乙醇洗涤,既可以除去晶体表面残留的水分,又能防止晶体溶解损失。

(8)根据[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2O42 (aq) K=6.31×10-17,因为[Fe(C2O4)3]3-转化为[Fe(SCN)]2+反应的平衡常数小于1.0×10-5,观察不到明显现象,所以无法检验所制晶体中是否含Fe)。

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