Question

CO是常见的化学物质，有关其性质和应用的研究如下．
（1）有同学认为CO可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO₂，请你设计实验验证该同学的猜想是否正确．请在下列流程图方框内填上所需药品的名称或化学式，从而补齐你的设计，方框不够可以补，也可以不填满．

（2）CO和铁粉在一定条件下可以合成五羰基合铁[Fe（CO）₅]，该物质可用作无铅汽油的防爆剂，是一种浅黄色液体，熔点-20.5℃，沸点103℃，易溶于苯等有机溶剂，不溶于水，密度1.46～1.52g/cm³，有毒，光照时生成Fe₂（CO）₉，60℃发生自燃．五羰基合铁的制备原理如下：
Fe（s）+5CO（g） 

200℃.20MPa

250℃～300℃

 Fe（CO）₅（g）
①下列说法正确的是

 

．
A．利用上述反应原理可制备高纯铁
B．制备Fe（CO）₅应在隔绝空气的条件下进行
C．反应Fe（s）+5CO（g）?Fe（CO）₅（g）的平衡常数表达式为

c[Fe(CO)5]

c(Fe)?c5(CO)

D．Fe（CO）₅应密封、阴凉、避光并加少量蒸馏水液封贮存
②五羰基合铁能与氢氧化钠溶液反应生成Na₂Fe（CO）₄和另两种常见无机物，该反应的化学方程式为：

 

．
③今将一定量的Fe（CO）₅的苯溶液，用紫外线照射片刻．取照射后的溶液完全燃烧，得到30.58g CO₂、5.4g H₂O及1.6g红棕色粉末．红棕色粉末的化学式为

 

，照射后的溶液中Fe（CO）₅和Fe₂（CO）₉的物质的量之比为

 

．

Answer 1

考点：碳族元素简介

专题：元素及其化合物

分析：（1）要验证CO可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO₂，应该先制取CO，可用二氧化碳与碳高温反应制取，然后除去过量的二氧化碳，通入酸性的高锰酸钾溶液如果产生二氧化碳，能够使澄清的石灰石变浑浊；
（2）①A．依据五羰基合铁[Fe（CO）₅]的制备原理分析解答；
B．五羰基合铁[Fe（CO）₅]，容易发生自燃；
C．铁为固体，不列入平衡常数表达式；
D．依据五羰基合铁不溶于水，密度1.46～1.52g/cm³，有毒，光照时生成Fe₂（CO）₉，解答；
②依据化学反应过程中原子个数守恒定律解答；
③依据含铁的化合物的颜色判断产物；依据铁原子和碳原子个数守恒计算解答Fe（CO）₅和Fe₂（CO）₉的物质的量之比．

解答： 解：（1）大理石与盐酸反应生成二氧化碳，通过饱和碳酸氢钠除去二氧化碳中挥发出来的氯化氢，然后通过浓硫酸干燥二氧化碳，再通过红热的木炭发生反应：C+CO₂

高温  .

2CO，生成一氧化碳，用氢氧化钠溶液除去未反应的二氧化碳，通入酸性的高锰酸钾，如果一氧化碳能被高锰酸钾氧化成二氧化碳，则产生的气体能够使澄清的石灰石变浑浊，
故答案为：；
（2）①A．利用五羰基合铁生成和分解，可制得适用于做磁铁心和催化剂和高纯细铁粉，故A正确；
B．五羰基合铁容易发生自然，隔绝空气可以使五羰基合铁与氧气隔离，避免发生自燃，故B正确；
C．铁为固体，不列入平衡常数表达式，反应Fe（s）+5CO（g）?Fe（CO）₅（g）的平衡常数表达式为：

C(Fe(CO)5(g))

C(CO(g))5

，故C错误；
D．五羰基合铁不溶于水，密度1.46～1.52g/cm³，有毒，光照时生成Fe₂（CO）₉，所以应密封、阴凉、避光并加少量蒸馏水液封贮存，故D正确；
故选：ABD；
②依据化学反应过程中原子个数守恒可知五羰基合铁能与氢氧化钠溶液反应生成Na₂Fe（CO）₄和和碳酸钠和水，反应的化学方程式为：Fe（CO）₅+4NaOH=Na₂Fe（CO）₄+Na₂CO₃+2H₂O；
故答案为：Fe（CO）₅+4NaOH=Na₂Fe（CO）₄+Na₂CO₃+2H₂O；
③铁的化合物中只有Fe₂O₃为红棕色，所以该固体为Fe₂O₃，5.4g H₂O为苯燃烧生成，依据：
C₆H₆～6CO₂～3H₂O
      6    3
  n（CO₂） 

5.4g

18g/mol

    得 n（CO₂）=0.6mol
设Fe（CO）₅的物质的量为xmol，Fe₂（CO）₉的物质的量为ymol，
则依据铁原子个数守恒可知，x+2y=

1.6g

160g/mol

×2=0.02mol；
依据碳原子个数守恒可知：5x+9y=

30.58g

44g/mol

-0.6mol=0.095mol；
解得：x=0.01mol  y=0.005mol   x：y=2：1；
故答案为：Fe₂O₃；2：1．

点评：本题为综合题，考查了实验的设计，方程式的书写，化学平衡表达式的书写，物质的量的计算，题目难度较大，考查学生对所学知识的灵活运用．