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必修一
第三章 金属及其化合物
第二节 几种重要的金属化合物
铁盐 亚铁盐
某实验小组设计实验制备三草酸合铁$\rm ($Ⅲ$\rm )$酸钾晶体$\rm {{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]\cdot 3{{\text{H}}_{2}}\text{O}$,易溶于水,难溶于乙醇并测定配离子电荷数。回答下列问题:
实验一:制备${{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]\cdot 3{{\text{H}}_{2}}\text{O}$,步骤如下:
步骤$\rm 1$:向烧杯中加入一定量$\text{FeS}{{\text{O}}_{4}}\cdot 7{{\text{H}}_{2}}\text{O}$和适量稀硫酸,加入去离子水,搅拌,再加入饱和${{\text{K}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$溶液,过滤、洗涤,得到$\text{Fe}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}\cdot 2{{\text{H}}_{2}}\text{O}$;
步骤$\rm 2$:向$\text{Fe}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}\cdot 2{{\text{H}}_{2}}\text{O}$中加入${{\text{H}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$和${{\text{K}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$的溶液,搅拌均匀,滴加双氧水并搅拌,直至转变为${{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]$溶液,在沸水浴中浓缩至约$\rm 20\;\rm mL$溶液;
步骤$\rm 3$:向步骤$\rm 2$所得浓缩溶液$\rm [$含有少量$\text{Fe}{{\left( \text{OH} \right)}_{3}}]$中加入${{\text{K}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$和${{\text{H}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$的溶液,搅拌,充分反应后,溶液中加入无水乙醇,搅拌均匀,将溶液微热,冷却结晶,抽滤,再用无水乙醇洗涤滤渣,得到${{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]\cdot 3{{\text{H}}_{2}}\text{O}$产品。
步骤$\rm 1$中,下列一定不需要的仪器是 $\rm ($填字母$\rm )$。
$\rm A$. $\rm B$.
$\rm C$.
$\rm D$.
$\\rm CD$
"]]称量用到电子天平,搅拌和过滤用到玻璃棒,不需要长颈漏斗和蒸发皿。
步骤$\rm 1$中,检验$\text{F}{{\text{e}}^{2+}}$完全沉淀的操作是 。
在上层清液中继续滴加饱和${{\\text{K}}_{2}}{{\\text{C}}_{2}}{{\\text{O}}_{4}}$溶液,若不产生沉淀,表明$\\text{F}{{\\text{e}}^{2+}}$已完全沉淀,否则未完全沉淀
"]]检验某离子是否完全沉淀,在上层清液中继续滴加沉淀剂;故检验$\rm Fe^{2+}$完全沉淀的操作为在上层清液中继续滴加饱和${{\text{K}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$溶液,若不产生沉淀,表明$\text{F}{{\text{e}}^{2+}}$已完全沉淀,否则未完全沉淀。
步骤$\rm 2$中,在沸水浴中浓缩时,可除去的物质是 $\rm ($填化学式$\rm )$,$\text{Fe}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}\cdot 2{{\text{H}}_{2}}\text{O}$被氧化生成${{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]$的化学方程式为 。
${{\\text{H}}_{2}}{{\\text{O}}_{2}}$ ; $2\\text{Fe}{{\\text{C}}_{2}}{{\\text{O}}_{4}}\\cdot 2{{\\text{H}}_{2}}\\text{O}+{{\\text{H}}_{2}}{{\\text{O}}_{2}}+3{{\\text{K}}_{2}}{{\\text{C}}_{2}}{{\\text{O}}_{4}}+{{\\text{H}}_{2}}{{\\text{C}}_{2}}{{\\text{O}}_{4}}=2{{\\text{K}}_{3}}\\left[ \\text{Fe}{{\\left( {{\\text{C}}_{2}}{{\\text{O}}_{4}} \\right)}_{3}} \\right]+6{{\\text{H}}_{2}}{{\\text{O}}_{{}}}$
"]]加热除去双氧水,即步骤$\rm 2$中,在沸水浴中浓缩时,可除去的物质是$\rm H_{2}O_{2}$;$\text{Fe}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}\cdot 2{{\text{H}}_{2}}\text{O}$被双氧水氧化生成${{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]$,根据氧化还原反应的规律和原子守恒可得化学方程式$2\text{Fe}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}\cdot 2{{\text{H}}_{2}}\text{O}+{{\text{H}}_{2}}{{\text{O}}_{2}}+3{{\text{K}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}+{{\text{H}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}=2{{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]+6{{\text{H}}_{2}}{{\text{O}}_{{}}}$。
步骤$\rm 3$中,加入${{\text{K}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$和${{\text{H}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$的目的是 。
提供${{\\text{K}}^{+}}$和${{\\text{C}}_{2}}\\text{O}_{4}^{2-}$,将$\\text{Fe}{{\\left( \\text{OH} \\right)}_{3}}$转化成${{\\text{K}}_{3}}\\left[ \\text{Fe}{{\\left( {{\\text{C}}_{2}}{{\\text{O}}_{4}} \\right)}_{3}} \\right]$
"]]由于步骤$\rm 2$所得浓缩溶液中含有少量$\text{Fe}{{\left( \text{OH} \right)}_{3}}$,加入${{\text{K}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$和${{\text{H}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}$,将其转化为产品,发生反应的化学方程式为$2\text{Fe}{{\left( \text{OH} \right)}_{3}}+3{{\text{K}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}+3{{\text{H}}_{2}}{{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}}=2{{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]\cdot 3{{\text{H}}_{2}}\text{O}$,将$\text{Fe}{{\left( \text{OH} \right)}_{3}}$转化成${{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]$。
${{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]\cdot 3{{\text{H}}_{2}}\text{O}$对光敏感,见光易发生分解反应,利用此性质采用蓝晒法制作图片或照片。在暗处用三草酸合铁$\rm ($Ⅲ$\rm )$酸钾溶液和${{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( \text{CN} \right)}_{6}} \right]$溶液制成黄绿色感光纸,见光变蓝色:
光解反应:$2{{[\text{F}{{\text{e}}^{Ⅲ}}{{({{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}})}_{3}}]}^{3-}}\xrightarrow[{}]{光照}2\text{F}{{\text{e}}^{2+}}+5{{\text{C}}_{2}}\text{O}_{4}^{2-}+2\text{C}{{\text{O}}_{2}}\uparrow $
产生蓝色: $\rm ($写出离子方程式$\rm )$。
实验二:离子交换法测定产品中配离子的电荷数$\rm (z)$。原理:${z\text R}{{\text{N}}^{+}}\text{C}{{\text{l}}^{-}}+{{\text{X}}^{{z}-}}={{\left( \text{R}{{\text{N}}^{+}} \right)}_{{z}}}{{\text{X}}^{{z}-}}+{z\text C}{{\text{l}}^{-}}$。准确称取$w\,\text{g}\,{{\text{K}}_{3}}\left[ \text{Fe}{{\left( {{\text{C}}_{2}}{{\text{O}}_{4}} \right)}_{3}} \right]\cdot 3{{\text{H}}_{2}}\text{O}$样品$ ({M}=491\,\text{g}\cdot \text{mo}{{\text{l}}^{-1}}\rm )$于烧杯中,加水溶解,将溶液转移到交换柱中,多次操作,当氯离子完全交换,将交换液配制成$\rm 100$ $\rm mL$溶液。准确量取$\rm 20.00$ $\rm mL$配制溶液于锥形瓶中,滴加几滴${{\text{K}}_{2}}\text{Cr}{{\text{O}}_{4}}$溶液作指示剂,用装在棕色滴定管中的$c\,\text{mol}\cdot {{\text{L}}^{-1}}$的$\text{AgN}{{\text{O}}_{3}}$溶液滴定直至白色沉淀中出现砖红色,且半分钟不褪色,滴加$\text{AgN}{{\text{O}}_{3}}$溶液$V\,\text{mL}$。
${{\\text{K}}^{+}}+\\text{F}{{\\text{e}}^{2+}}+{{\\left[ \\text{Fe}{{\\left( \\text{CN} \\right)}_{6}} \\right]}^{3-}}=\\text{KFe}\\left[ \\text{Fe}{{\\left( \\text{CN} \\right)}_{6}} \\right]\\downarrow \\rm ($蓝色$\\rm )$
"]]三草酸合铁酸钾见光分解产生亚铁离子,与铁氰化钾生成蓝色沉淀,故离子方程式为${{\text{K}}^{+}}+\text{F}{{\text{e}}^{2+}}+{{\left[ \text{Fe}{{\left( \text{CN} \right)}_{6}} \right]}^{3-}}=\text{KFe}\left[ \text{Fe}{{\left( \text{CN} \right)}_{6}} \right]\downarrow \rm ($蓝色$\rm )$。
选择棕色滴定管盛装$\text{AgN}{{\text{O}}_{3}}$溶液的原因是 。
$\\text{AgN}{{\\text{O}}_{3}}$见光分解
"]]硝酸银见光易分解。
该产品中配离子所带电荷数$z$为 $\rm ($用含$w$、$c$、$V$的代数式表示$\rm )$。
$\\dfrac{2.455cV}{w}$
"]]样品的物质的量为$n=\dfrac{w}{491}\,\text{mol}$,交换出的$\rm Cl^{-}$物质的量为$n\left( \text{C}{{\text{l}}^{-}} \right)=cV\times {{10}^{-3}}\;\rm \text{mol}\times \dfrac{100}{20}=5\times {{10}^{-3}}cV\ \text{mol}$,则配离子所带电荷数$z=\dfrac{2.455cV}{w}$。
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