Question

15．工業催化劑K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O是翠綠色晶體，在421～553℃時，分解為Fe₂O₃、K₂CO₃、CO、CO₂、H₂O．實驗室由草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O）、草酸鉀（K₂C₂O₄）、草酸（H₂C₂O₄）和雙氧水（H₂O₂）混合制備．
請回答下列問題：
（1）寫出H₂O₂的電子式；[Fe（C₂O₄）₃]^3-的名稱是三草酸合鐵（Ⅲ）離子（或三草酸合鐵離子，或三草酸合鐵酸根）．
（2）配平以下總反應方程式：
2FeC₂O₄•2H₂O+1H₂O₂+3K₂C₂O₄+1H₂C₂O₄=2K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O
（3）制備過程中要防止草酸被H₂O₂氧化，請寫出草酸被H₂O₂氧化的化學反應方程式H₂C₂O₄+H₂O₂=2CO₂↑+2H₂O．
（4）配合物的穩定性可以用穩定常數K來衡量，如Cu²⁺+4NH₃?[Cu（NH₃）₄]²⁺，其穩定常數表達式為：k=$\frac{c[Cu（N{H}_{3}）_{3}^{2+}]}{c（C{u}^{2+}）•{c}^{4}（N{H}_{3}）}$．已知K[Fe（C₂O₄）₃]^3-=10²⁰，K[Fe（SCN）₃]=22×10³，能否用KSCN溶液檢驗K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O中的鐵元素？否（填“是”“否”）若選“否”，請設計檢驗鐵元素的方案取適量晶體加熱，取固體殘留物溶解在H₂SO₄中，取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液．若溶液呈血紅色則有鐵元素，反之則無．
（5）鐵元素可以形成多種配合物，其中一種配合物鉀鹽A是有爭議的食品添加劑．經組成分析A中僅含K、Fe、C、N四種元素．取36.8gA加熱至400℃，分解成KCN、Fe₃C、C、N₂，生成的氮氣折合成標準狀況下的體積為2.24L，Fe₃C質量是C質量的3倍．Fe₃C的物質的量是氮氣物質的量的$\frac{1}{3}$．則A的化學式為K₄Fe（CN）₆．

Answer 1

分析 （1）H₂O₂為共價化合物，[Fe（C₂O₄）₃]^3-為絡離子；
（2）根據原子守恒來配平化學反應方程式；
（3）草酸被H₂O₂氧化生成水和二氧化碳；
（4）K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O中的鐵為亞鐵離子，而鐵離子遇KSCN溶液變為血紅色；
（5）A→KCN+Fe₃C+C+N₂，n（N₂）=0.1mol，n（Fe₃C）=0.1mol×$\frac{1}{3}$，n（C）=$\frac{0.1mol×\frac{1}{3}×180g/mol×\frac{1}{3}}{12g/mol}$=$\frac{1}{6}$mol，n（KCN）=$\frac{36.8g-0.1mol×28g/mol-6g-2g}{65g/mol}$=0.4mol，確定原子個數比得出化學式．

解答 解：（1）H₂O₂為共價化合物，其電子式為，[Fe（C₂O₄）₃]^3-為絡離子，名稱為三草酸合鐵（Ⅲ）離子（或三草酸合鐵離子，或三草酸合鐵酸根），故答案為：；[Fe（C₂O₄）₃]^3-為絡離子，名稱為三草酸合鐵（Ⅲ）離子（或三草酸合鐵離子，或三草酸合鐵酸根）；
（2）根據水的個數的最小公倍數為6，則FeC₂O₄•2H₂O的化學計量數為2，K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的化學計量數為3，然后由原子守恒可知，該化學反應為2FeC₂O₄•2H₂O+H₂O₂+3K₂C₂O₄+H₂C₂O₄=2K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O，故答案為：2；1；3；1；2；
（3）草酸被H₂O₂氧化生成水和二氧化碳，該反應為H₂C₂O₄+H₂O₂=2CO₂↑+2H₂O，故答案為：H₂C₂O₄+H₂O₂=2CO₂↑+2H₂O；
（4）K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O中的鐵為亞鐵離子，則不能用KSCN溶液檢驗K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O中的鐵元素，檢驗鐵元素的方案為取適量晶體加熱，取固體殘留物溶解在H₂SO₄中，取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液．若溶液呈血紅色則有鐵元素，反之則無，
故答案為：否；取適量晶體加熱，取固體殘留物溶解在H₂SO₄中，取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液．若溶液呈血紅色則有鐵元素，反之則無；
（5）由題意可知，A→KCN+Fe₃C+C+N₂，n（N₂）=0.1mol，n（Fe₃C）=0.1mol×$\frac{1}{3}$，n（C）=$\frac{0.1mol×\frac{1}{3}×180g/mol×\frac{1}{3}}{12g/mol}$=$\frac{1}{6}$mol，n（KCN）=$\frac{36.8g-0.1mol×28g/mol-6g-2g}{65g/mol}$=0.4mol，則K、Fe、C、N的原子個數比為4：1：6：6，則化學式為K₄Fe（CN）₆，故答案為：K₄Fe（CN）₆．

點評 本題考查知識點較多，涉及電子式、反應的配平、氧化還原反應、離子的檢驗及化學式的確定，（5）中注意利用守恒來解答，題目難度中等．