Question

三草酸合鐵酸鉀晶體K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O可用于攝影和藍色印刷。某小組將無水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解，對所得氣體產物和固體產物進行實驗和探究。該小組同學查閱資料知，固體產物中鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃，產生的氣體中含有CO、CO₂。
請利用實驗室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗證和探究過程。
限選試劑：①蒸餾水②3％H₂O₂溶液③氧化銅④1.0mol/L鹽酸⑤濃硫酸⑥1.0mol/LNaOH溶液⑦澄清石灰水⑧0.5 mol/LCuSO₄溶液⑨2％KSCN溶液⑩苯酚溶液
I．若用一套連續實驗裝置檢驗氣體產物中CO的存在，并驗證檢驗過程中有CO₂生成，應選用的試劑為(按先后順序把所選試劑的標號填入空格內)                           。
Ⅱ．探究固體產物中鐵元素的存在形式。
（1）提出合理假設
假設1：只有Fe；
假設2：只有FeO；
假設3：                        
（2）設計實驗方案并實驗驗證
步驟1：取適量固體產物于試管中，加入足量蒸餾水溶解，過濾分離出不溶固體。
步驟2：取少量上述不溶固體放人試管中，加入足量       溶液，充分振蕩。若固體無明顯變化，則假設     成立；若有暗紅色固體生成，則反應的離子方程式為                          。
步驟3：取步驟2所得暗紅色固體于試管中，滴加過量         ，振蕩后靜置。若溶液基本無色，則假設            成立；若溶液呈          ，則假設3成立。
（3）問題討論
若固體產物中FeO含量較少，用步驟3方法難以確定。請你設計實驗方案證明假設3成立(寫出實驗的操作步驟、現象與結論)：                                      
Ⅲ．拓展與延伸
有資料介紹“在含Fe²⁺的溶液中，先滴加少量新制飽和氯水，然后滴加KSCN溶液，溶液呈紅色；若再滴加過量氯水，卻發現紅色褪去”。假設溶液中的+3價鐵還能被氯水氧化為更高價的FeO₄^2-”，試寫出該反應的離子方程式                          。

Answer 1

（15分）
Ⅰ．⑥、⑦、⑤、③、⑦
Ⅱ．（1）含有FeO和Fe （1分）
（2）CuSO₄溶液（1分）  2 （1分）    Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu（2分）
HCl（1分）  1（1分）   淺綠色（1分）
（3）取步驟3靜置后的上層清液，滴加幾滴KSCN溶液無紅色出現，再滴加1-2滴H₂O₂溶液，充分振蕩若溶液變紅，則證明假設3成立。（2分，其它合理答案均給分）
Ⅲ．2Fe³⁺+3C1₂+8H₂O=2FeO₄^2-+6Cl^-+16H⁺       (3分)

試題分析：
I．CO、CO₂的檢驗該為先檢驗CO₂，將CO₂除盡，凈化（干燥），檢驗CO（用CuO，變紅），在檢驗有CO₂生成（CO的氧化產物）。
Ⅱ．（1）首先鐵不以三價鐵形式存在，故考慮范圍為二價鐵的存在形式，出鐵單質，氧化亞鐵以為，還有可能就二者的混合物；
（2）由暗紅色固體生成，可以確定為Cu，故使用的試劑為CuSO₄，然后再暗紅色固體（Cu、FeO）中加鹽酸，溶液呈無色，說明沒有Fe²⁺（淺綠色），故沒有FeO，從而得出結論。
（3）二價鐵也氧化為三價鐵用KSCN進行檢驗，該方法比較靈敏
Ⅲ．該反應中告知反應物為Fe³⁺、Cl₂，產物為FeO₄^2-，然后通過氧化還原缺項配平的方法對該反應進行配平，從而得到答案。