Question

（09廣東卷）三草酸合鐵酸鉀晶體K₃  [Fe(C₂O₄ )₃]·3H₂O可有于攝影和藍色印刷。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。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、1.0 mol·L^-1HNO₃、1.0 mol·L^-1鹽酸、1.0 mol·L^-1 NaOH、3%  H₂O₂ 、0.1mol·L^-1KI、0.1 mol·L^-1CuSO₄、20%  KSCN、澄清石灰水,氧化銅、蒸餾水。

（1）將氣體產物依次通過澄清石灰水（A）、濃硫酸、灼熱氧化銅（B）、澄清石灰水（C）觀察到A、C中澄清石灰水都變渾濁，B中有紅色固體生成，則氣體產物是        。

（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         ，現象是            。

（3）固體產物中鐵元素存在形式的探究。

  ①提出合理假設

    假設1：          ；          假設2：               ；假設3：          。

②設計實驗方案證明你的假設（不要在答題卡上作答）

③實驗過程

 根據②中方案進行實驗。在答題卡上按下表的格式寫出實驗步驟、預期現象與結論。

實驗步驟	預期現象與結論
步驟1
步驟2
步驟3
……

Answer 1

（1）則氣體產物是：CO₂和CO。 （2）驗證固體產物中鉀元素存在的方法是焰色反應，現象是透過藍鈷玻璃觀察呈紫色火焰。（3）假設1：鐵元素的存在形式為Fe單質；假設2：鐵元素的存在形式為FeO；假設3：鐵元素的存在形式為Fe與FeO的混合物。

實驗步驟	預期現象與結論
步驟一：用藥匙取少量固體產物于一支潔凈干燥的試管A中，用膠頭滴管滴加過量的煮沸過的0.1mol/LCuSO4溶液于試管中，振蕩，靜置，過濾，取出固體另一試管B中備用。	若出現大量紅色固體，則證明假設1或假設3成立。 若不出現紅色固體，則假設2可能成立。
步驟二：往試管B的固體加過量1mol/L鹽酸，滴加少量20%KSCN溶液，再滴加少量煮沸過的1mol/LHNO3溶液。	加鹽酸后，固體部分溶解。 若加入少量1mol/LHNO3后溶液變血紅色，則證明原固體為Fe與FeO混合，假設3成立。 若加入少量1mol/LHNO3后溶液不變血紅色，則證明原固體只含Fe，假設1成立
步驟三：若步驟一不出現紅色固體。用藥匙另取少量固體產物于一支潔凈干燥的試管中，用膠頭滴管滴加過量煮沸過的1mol/L的鹽酸，滴加少量20%KSCN溶液，再滴加少量煮沸過的1mol/LHNO3溶液。	加鹽酸后，固體全部溶解。若滴加KSCN溶液后，溶液不呈血紅色，滴加1mol/LHNO3后溶液變血紅色，則證明假設2成立。

解析:

：（1）由A中澄清石灰水都變渾濁，可知K₃  [Fe(C₂O₄ )₃]·3H₂O分解的產物中有CO₂；由B中有紅色固體生成，C中澄清石灰水變渾濁，可知K₃  [Fe(C₂O₄ )₃]·3H₂O分解的產物中有CO。（2）因為所有的鉀鹽、鈉鹽和銨鹽都可溶，所以驗證鈉、鉀元素一般是用顏色反應。（3）由于草酸根中C為+3價，而產物中二氧化碳、碳酸鉀中碳為+4價，一氧化碳中碳為+2價，存在著化合價的變化。由題意鐵元素不可能以三價形式存在，說明鐵的化合價一定發生變化，由鐵的常見化合價不難得出，其一定會降低，可能為0價或+2價。由此不難得出三種假設。設計實驗步驟時要注意鐵和氧化亞鐵均與鹽酸反應生成亞鐵離子，均與硝酸反應生成鐵離子，也就是說鐵的存在會干擾氧化亞鐵的檢驗，所以要利用兩者性質的差異性先檢驗出鐵，排出鐵的干擾。因此一定要用到硫酸銅溶液。由于題給試劑沒有能夠檢驗亞鐵離子的試劑，所以要將其氧化為鐵離子再檢驗，所以必須用到硝酸和硫氰化鉀溶液。