Question

11．某化學(xué)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(jìn)行驗(yàn)證，按下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（夾持儀器已略去）．

（1）連接好裝置后，加入藥品前，應(yīng)該進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢查裝置的氣密性（填操作名稱）．
（2）實(shí)驗(yàn)開始時緩緩?fù)ㄈ氲獨(dú)�，過一段時間以后，加熱反應(yīng)管A和E，待反應(yīng)完全后，停止加熱，仍繼續(xù)通氮?dú)�，直到反�?yīng)管冷卻．停止加熱前是否需要先斷開A、B的連接處和E、F的連接處？為什么？不需要，因?yàn)镹₂不斷通入，B、F瓶溶液不會倒吸．
（3）實(shí)驗(yàn)中觀察到B中澄清石灰水變渾濁，則說明氣體產(chǎn)物中有CO₂（寫化學(xué)式）．
能證明分解產(chǎn)物中有CO氣體生成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是E中黑色固體變成紅色，F(xiàn)中溶液變渾濁．
（4）該小組同學(xué)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(yàn)證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的方法是焰色反應(yīng)，現(xiàn)象是透過藍(lán)色的鈷玻璃觀察到紫色火焰．
②研究小組為探究鐵元素的存在形式，取A中充分反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀況下NO氣體1.12L通過計算判斷黑色粉末的成分為Fe和FeO（寫化學(xué)式）．寫出黑色粉末溶于足量稀硝酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：3FeO+10H⁺+NO₃^-=3Fe³⁺+NO↑+5H₂O、Fe+4H⁺+NO₃^-=Fe³⁺+NO↑+2H₂O．

Answer 1

分析 探究無水三草酸合鐵酸鉀K₃[Fe（C₂O₄）₃]受熱分解的產(chǎn)物：連接好裝置后，加入藥品前，應(yīng)該進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢驗(yàn)裝置氣密性，利用氮?dú)馓峁┒栊原h(huán)境，避免干擾分解產(chǎn)物的分析和驗(yàn)證，裝置A：無水三草酸合鐵酸鉀K₃[Fe（C₂O₄）₃]受熱分解，裝置B：將氣體產(chǎn)物通過澄淸石灰水，觀察到澄清石灰水變渾濁，有CO₂生成，裝置C：用氫氧化鈉將CO₂除盡，裝置D：凈化（干燥）剩余產(chǎn)物氣體，裝置E：檢驗(yàn)CO（用CuO，變紅），裝置F：檢驗(yàn)有CO₂生成（CO的氧化產(chǎn)物）．
（1）分析裝置圖可知，利用氮?dú)馓峁┒栊原h(huán)境，避免干擾分解產(chǎn)物的分析和驗(yàn)證，加入藥品前，應(yīng)該進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢查裝置氣密性；
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要繼續(xù)通入氮?dú)庵钡讲ＡЧ芾鋮s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(yīng)生成二氧化碳通過F澄清石灰水變渾濁；
（4）①驗(yàn)證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的實(shí)驗(yàn)方法用焰色反應(yīng)，但必須要透過藍(lán)色的鈷玻璃觀察到紫色火焰來判斷；
②先根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$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(yīng)的離子方程式．

解答 解：（1）裝置圖分析可知，利用生成氮?dú)馓峁┒栊原h(huán)境，避免干擾分解產(chǎn)物的分析和驗(yàn)證，加入藥品前，應(yīng)該進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是檢查裝置氣密性，
故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需要繼續(xù)通入氮?dú)庵钡讲ＡЧ芾鋮s，氮?dú)鈿怏w進(jìn)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?yàn)镹₂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(yīng)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(yàn)證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的實(shí)驗(yàn)方法用焰色反應(yīng)，但必須要透過藍(lán)色的鈷玻璃觀察到紫色火焰，
故答案為：焰色反應(yīng)；透過藍(lán)色的鈷玻璃觀察到紫色火焰；
②標(biāo)況下1.12L一氧化氮的物質(zhì)的量為：n（NO）=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=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×$\frac{0.15mol}{3}$=2.8g；如果固體為FeO，則固體的質(zhì)量為：72g/mol×$\frac{0.15mol}{3-2}$=10.8g，所以4.4g為Fe和FeO的混合物，
Fe與硝酸反應(yīng)的離子方程式為：3FeO+NO₃^-+10H⁺═3Fe³⁺+5H₂O+NO↑，F(xiàn)eO與硝酸反應(yīng)的離子方程式為：Fe+NO₃^-+4H⁺═Fe³⁺+2H₂O+NO↑，總反應(yīng)為：3FeO+Fe+2NO₃^-+14H⁺═4Fe³⁺+7H₂O+2NO↑，
故答案為：Fe和FeO；3FeO+NO₃^-+10H⁺═3Fe³⁺+5H₂O+NO↑、Fe+NO₃^-+4H⁺═Fe³⁺+2H₂O+NO↑或3FeO+Fe+2NO₃^-+14H⁺═4Fe³⁺+7H₂O+2NO↑．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計，涉及了元素及其化合物性質(zhì)、離子方程式書寫等知識，題目難度中等，試題知識點(diǎn)較大，綜合性較強(qiáng)，是一道質(zhì)量較好的題目，有利于提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識的能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>