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．某化學興趣小組將無水三草酸合鐵酸鉀按如圖所示裝置進行實驗：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：濃硫酸、1.0mol/LHNO₃、1.0mol/L鹽酸、1.0mol/LNaOH、3% H₂O₂、0.1mol/LKI、0，1mol/LCuSO₄、20% KSCN、澄清石灰水、氧化銅、蒸餾水．
（1）若實驗中，觀察到B、F中溶液均變渾濁，則E中的現象是

粉末由黑色變為紅色

，推測三草酸合鐵酸鉀分解的氣體產物是

CO和CO₂

．
（2）該小組同學查閱資料后推知，固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃．驗證固體產物中鉀元素存在的方法是

利用焰色反應

，現象是

透過藍色鈷玻璃觀察到紫色火焰

．
（3）固體產物中鐵元素存在形式的探究．
提出合理假設：假設1：

全部為鐵單質

；假設2：

全部為FeO

；假設3：

同時存在鐵單質和FeO

．
設計實驗方案證明你的假設（不要在答題卷上作答）
實驗過程
根據上述實驗方案進行實驗．在答題卷上填寫實驗步驟、預期現象與結論中的空格．

實驗步驟	預期現象與結論
步驟1：取適量固體產物于試管中，加入足量蒸餾水，充分振蕩使碳酸鉀完全溶解．分離不溶固體與溶液，用蒸餾水充分洗滌不溶固體．	固體產物部分溶解．
步驟2：向試管中加入適量 CuSO4 溶液，再加入少量不溶固體，充分振蕩．	（1）若溶液顏色及加入的不溶固體無明顯變化，則假設 2 成立． （2）若溶液顏色明顯改變，且有 暗紅 色固體生成，則證明有 鐵單質 存在
步驟3：繼續步驟2中的（2），進行固液分離，用蒸餾水洗滌固體至洗滌液無色．取少量固體于試管中，滴加過量 HCl ，靜置，取上層清液，滴加適量 KSCN ，充分振蕩后滴加 H2O2 ．	結合步驟2中的（2）： （1）若溶液基本無色，則假設 1 成立 （2）若溶液呈血紅色，則假設 3 成立

Answer 1

分析：（1）二氧化碳能使石灰水變渾濁，一氧化碳還原氧化銅會生成二氧化碳和金屬銅；
（2）鉀離子的檢驗可以采用焰色反應的方法；
（3）固體產物中鐵元素存在形式的探究：金屬鐵單質的化合價為零價，氧化亞鐵中鐵元素化合價為+2價，根據不含有三價鐵元素來提出假設；
實驗過程：金屬鐵能從銅鹽中置換出金屬銅，氧化亞鐵能和酸反應生成亞鐵鹽，亞鐵離子具有還原性易被氧化劑氧化，硫氰酸鉀可以檢驗三價鐵離子的生成．

解答：解：（1）根據實驗現象B中有沉淀出現，則證明有二氧化碳產生，F中溶液均變渾濁，則E中發生一氧化碳還原氧化銅的反應，現象是粉末由黑色變為紅色，故答案為：CO和CO₂；
（2）鉀離子的檢驗可以采用焰色反應的方法，現象是透過藍色鈷玻璃觀察到紫色火焰，故答案為：利用焰色反應；透過藍色鈷玻璃觀察到紫色火焰；
（3）根據產物中不含有三價鐵元素，所以提出假設：全部為鐵單質，或者全部是氧化亞鐵，或者是氧化亞鐵和金屬鐵的混合物，故答案為：全部為鐵單質；全部為FeO；同時存在鐵單質和FeO；
實驗過程：根據金屬鐵能從銅鹽中置換出金屬銅，可以向混合物中加入硫酸銅溶液，看硫酸銅溶液顏色的變化來確定是否含有金屬單質鐵，氧化亞鐵可以和鹽酸反應生成氯化亞鐵和水，亞鐵離子的檢驗方法：加入硫氰酸鉀溶液，溶液中再加入雙氧水來檢驗，故答案為：CuSO₄；2；暗紅；鐵單質；HCl；KSCN；H₂O₂；1；3（注意第三小題假設與結論要對應）．

點評：本題是一道實驗設計題，考查學生分析和解決問題的能力，綜合性較強，難度大．