Question

【題目】草酸及其鹽是重要的化工原料，其中最常用的是三草酸合鐵酸鉀和草酸鈷，已知草酸鈷不溶于水，三草酸合鐵酸鉀晶體（）易溶于水，難溶于乙醇。這兩種草酸鹽受熱均可發(fā)生分解等反應(yīng)，反應(yīng)及氣體產(chǎn)物檢驗(yàn)裝置如圖。

（l）草酸鈷晶體（）在200℃左右可完全失去結(jié)晶水。用以上裝置在空氣中加熱5. 49 g草酸鈷晶體（）樣品，受熱過(guò)程中不同溫度范圍內(nèi)分別得到一種固體物質(zhì)，其質(zhì)量如下表。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到只有B中澄清石灰水明顯變渾濁，E中始終沒(méi)有紅色固體生成。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，290 - 320℃過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是____；設(shè)置D的作用是____。

（2）用以上裝置加熱三草酸合鐵酸鉀晶體可發(fā)生分解反應(yīng)。

①檢查裝置氣密性后，先通一段時(shí)間的N2，其目的是 ___；結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)，先熄滅酒精燈再通入N2至常溫。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到B、F中澄清石灰水都變渾濁，E中有紅色固體生成，則分解得到的氣體產(chǎn)物是____。

②C的作用是是____。

（3）三草酸合鐵酸鉀的一種制備流程如下：

回答下列問(wèn)題：

①流程“I”硫酸必須過(guò)量的原因是 ____

②流程中“Ⅲ”需控制溶液溫度不高于40℃，理由是____；得到溶液后，加入乙醇，然后進(jìn)行過(guò)濾。加入乙醇的理由是____

Answer 1

【答案】3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2 吸收水分 排除裝置中的空氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果 CO2、CO 除去CO2，防止干擾CO的檢驗(yàn) 防止Fe2+的水解 防止H2O2分解 三草酸合鐵酸鉀在乙醇中溶解度小，有利于三草酸合鐵酸鉀析出

【解析】

(l)計(jì)算晶體物質(zhì)的量n==0.03mol，失去結(jié)晶水應(yīng)為0.06mol，固體質(zhì)量變化=0.06mol×18g/mol=1.08g，圖表數(shù)據(jù)可知，150～210固體質(zhì)量變化=5.49g-4.41g=1.08g，說(shuō)明210°C失去結(jié)晶水得到CoC2O4，210～290℃過(guò)程中是CoC2O4發(fā)生的反應(yīng)，210～290℃過(guò)程中產(chǎn)生的氣體只有CO2 ，依據(jù)元素守恒得到生成n(CO2)=0.06mol， m(CO2) =0.06mol×44g/mol=2.64g，氣體質(zhì)量共計(jì)減小=4.41g-2.41g=2g，說(shuō)明不是分解反應(yīng)，參加反應(yīng)的還有氧氣，則反應(yīng)的m(O2)=2.64g-2g=0.64g，n(O2)==0.02mol，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式；

(2)①三草酸合鐵酸鉀晶體在110℃可完全失去結(jié)晶水，繼續(xù)升高溫度可發(fā)生分解反應(yīng)，根據(jù)元素守恒推測(cè)得到的產(chǎn)物可能是K2CO3、FeO、Fe、CO2、CO，一氧化碳還原氧化銅，得到的金屬銅可被氧氣氧化，所以實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先通一段時(shí)間N2，將裝置中的空氣排凈，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，為防止倒吸，應(yīng)該先熄滅酒精燈再通入N2至常溫，根據(jù)裝置中現(xiàn)象變化判斷產(chǎn)物；

②為能準(zhǔn)確判斷三草酸合鐵酸鉀晶體高溫下分解的產(chǎn)物中是否含有一氧化碳，現(xiàn)象為E中固體由黑色變?yōu)榧t色，且F中澄清石灰水變渾濁，為確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不被干擾，在C裝置中裝入足量氫氧化鈉，把二氧化碳吸收干凈，避免干擾一氧化碳的檢驗(yàn)；

(3)①亞鐵離子易水解生成氫氧化亞鐵，酸能抑制其水解；

②溫度高時(shí)，雙氧水易水解；根據(jù)相似相溶原理分析；

(l)計(jì)算晶體物質(zhì)的量n()==0.03mol，失去結(jié)晶水應(yīng)為0.06mol，固體質(zhì)量變化=0.06mol×18g/mol=1.08g，圖表數(shù)據(jù)可知，150～210固體質(zhì)量變化=5.49g-4.41g=1.08g，說(shuō)明210°C失去結(jié)晶水得到CoC2O4，210～290℃過(guò)程中是CoC2O4發(fā)生的反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體只有CO2 ，依據(jù)元素守恒得到生成n(CO2)=0.06mol，m(CO2) =0.06mol×44g/mol=2.64g，氣體共計(jì)減小質(zhì)量=4.41g-2.41g=2g，說(shuō)明有氣體參加反應(yīng)應(yīng)為氧氣，則反應(yīng)的m(O2)=2.64g-2g=0.64g，n(O2)==0.02mol；n(CoC2O4)：n(O2)：n(CO2)=0.03：0.02：0.06=3：2：6，依據(jù)原子守恒配平書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的化學(xué)方程式為3CoC2O4+2O2Co3O4+6CO2，裝置D中盛放的為濃硫酸，裝置E的作用是驗(yàn)證草酸鈷晶體受熱分解的產(chǎn)物，防止對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾和實(shí)驗(yàn)安全，則濃硫酸的作用是吸收水分；

(2)①三草酸合鐵酸鉀晶體在110℃可完全失去結(jié)晶水，繼續(xù)升高溫度可發(fā)生分解反應(yīng)，根據(jù)元素守恒推測(cè)得到的產(chǎn)物可能是K2CO3、FeO、Fe、CO2、CO，一氧化碳還原氧化銅，得到的金屬銅可被氧氣氧化，所以實(shí)驗(yàn)開(kāi)始先通一段時(shí)間N2，將裝置中的空氣排凈，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，為防止倒吸，應(yīng)該先熄滅酒精燈再通入N2至常溫，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到B、F中澄清石灰水都變渾濁，即證明二氧化碳產(chǎn)生，E中有紅色固體生成，證明還原性的氣體CO的產(chǎn)生；

②為能準(zhǔn)確判斷三草酸合鐵酸鉀晶體高溫下分解的產(chǎn)物中是否含有一氧化碳，現(xiàn)象為E中固體由黑色變?yōu)榧t色，且F中澄清石灰水變渾濁，為確保實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不被干擾，在C裝置中裝入足量氫氧化鈉，把二氧化碳吸收干凈，避免干擾一氧化碳的檢驗(yàn)；

(3)①硫酸亞鐵易水解而是其氣壓呈酸性，加熱稀硫酸能抑制亞鐵離子水解；

②雙氧水不穩(wěn)定，溫度高時(shí)，雙氧水易分解，為防止雙氧水分解，溫度應(yīng)低些，根據(jù)相似相溶原理知，三草酸合鐵酸鉀在乙醇中溶解度小，所以可以用乙醇使三草酸合鐵酸鉀析出。