Question

3．易溶于水的三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O可用于摄影和蓝色印刷．以铁屑为原料的制备流程如下：

请回答下列问题：
（1）铁屑中常含硫元素，加稀硫酸时会产生有毒的H₂S气体，可用氢氧化钠溶液吸收，下列吸收装置正确的是A．

（2）制得的FeSO₄溶液中需加入少量的H₂SO₄酸化，目的是防止Fe²⁺的水解．若要从溶液中得到绿矾FeSO₄•7H₂O，必须进行的实验操作是bcae（按顺序填写）．a．过滤洗涤b．蒸发浓缩c．冷却结晶d．灼烧e．干燥
（3）该晶体盐在110℃可完全失去结晶水，继续升高温度可发生分解反应．
①分解得到的气体产物用如下装置进行实验

装置检查气密性后，先通一段时间N₂，其目的为排出装置中的空气，防止干扰实验结果．结束实验时先熄灭酒精灯再通入N₂至常温，其目的为防止液体回流（或倒吸）．实验过程中观察到B、F中澄清石灰水都变浑浊，E中有红色固体生成，则气体产物是CO₂、CO．
②分解得到的固体产物含有K₂CO₃、FeO、Fe，加水溶解、过滤、洗涤、干燥，得到含铁样品．现设计下列三种实验方案对该样品进行物质含量测定．
【甲】a g样品$→_{搅拌}^{足量稀硝酸}$溶液$→_{搅拌}^{足量NaOH}$$→_{烘干灼烧}^{过滤洗涤}$得固体b g
【乙】a g样品$→_{搅拌}^{足量稀硫酸}$$\stackrel{测量气体体积}{→}$量气测得气体体积V_a mL
【丙】a g样品$→_{溶解配置}^{足量稀盐酸}$250mL溶液$→_{用酸性KMnO_{4}溶液滴定}^{每次取25mL溶液}$三次平均消耗0.1mol•L^-1酸性KMnO₄溶液V_b mL
你认为以上方案中丙方案无法确定样品的组成，理由是使用盐酸溶解样品，氯离子也可被酸性MnO₄^-氧化．

Answer 1

分析 以铁屑为原料制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的流程：铁和硫酸反应：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，硫酸亚铁和草酸反应：FeSO₄+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O+H₂SO₄，加入草酸钾、双氧水生成K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O．
（1）气体吸收装置中既要吸收气体又能排出不反应的气体；
（2）FeSO₄溶液中亚铁离子会水解，加酸可以抑制水解，根据硫酸亚铁溶液得到绿矾晶体的操作来回答，从溶液中得到绿矾晶体的实验操作是蒸发浓缩，冷却结晶过滤洗涤干燥；
（3）三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体在110℃可完全失去结晶水，继续升高温度可发生分解反应，根据元素守恒推测得到的产物可能是K₂CO₃、FeO、Fe、CO₂、CO，A加热三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体分解，B装置澄清石灰水检验二氧化碳存在，C足量氢氧化钠吸收二氧化碳，D浓硫酸干燥气体，E中有黑色氧化铜，实验现象B中有沉淀出现，则证明有二氧化碳产生，F中溶液均变浑浊，则E中发生一氧化碳还原氧化铜的反应，现象是粉末由黑色变为红色，红色固体生成，则证明有一氧化碳生成．
①根据实验原理生成的金属铜能被氧气氧化，应将装置中的空气排净，注意装置的倒吸现象；
②高锰酸钾具有氧化性，能将氯离子氧化，这样会干扰实验结果，对比三项试验方案得到结论．

解答 解：以铁屑为原料制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的流程：铁和硫酸反应：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，硫酸亚铁和草酸反应：FeSO₄+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O+H₂SO₄，加入草酸钾、双氧水生成K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O．
（1）A．该装置中硫化氢与氢氧化钠溶液接触面积大，从而使硫化氢吸收较完全，且该装置中气压较稳定，不产生安全问题，故A正确；
B．硫化氢与氢氧化钠接触面积较小，所以吸收不完全，故B错误；
C．没有排气装置，导致该装置内气压增大而产生安全事故，故C错误；
D．该装置中应遵循“长进短出”的原理，故D错误；
故选A；
（2）FeSO₄溶液中亚铁离子会水解，加酸可以抑制水解，绿矾晶体含有结晶水，应选择蒸发结晶，从硫酸亚铁溶液得到绿矾晶体的操作应为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥，
故答案为：防止亚铁离子水解；bcae；
（3）①三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体在110℃可完全失去结晶水，继续升高温度可发生分解反应，根据元素守恒推测得到的产物可能是K₂CO₃、FeO、Fe、CO₂、CO，一氧化碳还原氧化铜，得到的金属铜可被氧气氧化，所以实验开始先通一段时间N₂，将装置中的空气排净，实验结束时，为防止倒吸，应该先熄灭酒精灯再通入N₂至常温，实验过程中观察到B、F中澄清石灰水都变浑浊，即证明二氧化碳产生，E中有红色固体生成，证明还原性的气体一氧化碳的产生，
故答案为：排除装置中的空气，防止干扰实验结果；防止液体回流（或倒吸）；CO₂、CO；
②在实验方案丙中，先是用盐酸溶解，最后加入高锰酸钾后，高锰酸钾具有氧化性，能将亚铁离子以及氯离子氧化，这样会导致得到的亚铁离子的含量偏高，干扰实验结果，无法确定样品的组成，
故答案为：丙方案；使用盐酸溶解样品，氯离子也可以被高锰酸根离子氧化．

点评 本题考查了物质性质的实验探究，实验方案的设计与分析，主要是三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体分解产物验证实验的过程分析，掌握基础是关键，题目难度中等．