11.(2009年广东单科)三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。
限选试剂:浓硫酸、1.0 mol·L-1 HNO3、1.0 mol·L-1盐酸、1.0 mol·L-1 NaOH、3% H2O2、0.1 mol·L-1 KI、0.1 mol·L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。
(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C),观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊,B中有红色固体生成,则气体产物是________________。
(2)该小组同学查阅资料后推知,固体产物中,铁元素不可能以三价形式存在,而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是______,现象是__________________。
(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。
①提出合理假设
假设1:__________________;假设2:__________________;假设3:________________________。
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②中方案进行实验。按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤 |
预期现象与结论 |
步骤1: |
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步骤2: |
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步骤3: |
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… |
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[解析] (1)根据A中石灰水变浑浊,知有CO2气体,B中有红色固体生成,说明CuO被还原,C中石灰水变浑浊,可知B中CuO被CO还原。
(3)因为题目中说明铁不以三价存在,只能是以二价铁或单质形式,或两者混合物存在。
步骤1:利用K2CO3的溶解性,除去K2CO3;
步骤2:利用铁能置换出Cu,而FeO不能置换出Cu来检验是否含铁单质;
步骤3:利用盐酸酸化分离出FeO,再用H2O2氧化,利用KSCN是否变色,来验证固体中是否含FeO。
[答案] (1)CO2和CO (2)焰色反应 透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰 (3)①全部为铁单质 全部为FeO 同时存在铁单质和FeO
③
实验步骤 |
预期现象与结论 |
步骤1:取适量固体产物于试管中,加入足量蒸馏水,充分振荡使K2CO3完全溶解。分离不溶固体与溶液,用蒸馏水充分洗涤不溶固体 |
固体产物部分溶解 |
步骤2:向试管中加入适量CuSO4溶液,再加入少量上述不溶固体,充分振荡 |
(1)若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化,则假设2成立。 (2)若蓝色溶液颜色明显改变,且有暗红色固体物质生成,则证明有铁单质存在 |
步骤3:继续步骤2中的(2),进行固液分离,用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中,滴加过量HCl后,静置,取上层清液,滴加适量H2O2,充分振荡后滴加KSCN。 |
结合步骤2中的(2); (1)若溶液基本无色,则假设1成立。 (2)若溶液呈血红色,则假设3成立 |