Question

6．三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O是翠綠色單斜晶體，常溫下溶解度為4.7g/100g水，難溶于乙醇，是制備負(fù)載型活性鐵催化劑的主要原料．實(shí)驗(yàn)室制備三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的相關(guān)反應(yīng)為：
（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O+H₂C₂O₄═FeC₂O₄•2H₂O↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄+4H₂O
2FeC₂O₄•2H₂O+H₂O₂+3K₂C₂O₄+H₂C₂O₄═2K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O↓
實(shí)驗(yàn)步驟如下：I．稱取5.0g（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O（s）置于150mL燒杯中，加入15mL去離子水和數(shù)滴3mol•L^-1的H₂SO₄  溶液，加熱溶解．
Ⅱ．在步驟I制備的溶液中加入25mL飽和H₂C₂O₄溶液，攪拌并加熱煮沸，形成黃色FeC₂O₄•2H₂O沉淀．傾析法棄去上層清液并用去離子水洗滌沉淀2～3次．
Ⅲ．在上述沉淀中加入10mL飽和K₂C₂O₄溶液，水浴加熱至40°C，慢慢加進(jìn)20mL3%H₂O₂溶液，不斷攪拌并維持溫度在40°C左右，使Fe（Ⅱ）充分氧化為Fe（Ⅲ）．滴加完畢后，加熱溶液至沸以除去過(guò)量的H₂O₂．IV．保持上述沉淀近沸狀態(tài)，先加入飽和H₂C₂O₄溶液7mL，然后趁熱再滴加飽和H₂C₂O₄溶液1～2mL使沉淀溶解．控制溶液的pH=4～5，此時(shí)溶液為翠綠色，趁熱過(guò)濾，并使濾液控制在30mL左右（若體積太大，可水浴加熱濃縮），濾液中加入10mL95%乙醇．用表面皿將燒杯蓋好，在暗處放置1～2h冷卻結(jié)晶、抽濾，用95%乙醇洗滌晶體2次，以除去晶體表面附著的水分，縮短干燥時(shí)間．將產(chǎn)品避光保存．
回答下列問題：
（1）步驟Ⅰ中加入數(shù)滴3mol•L^-1的H₂SO₄溶液，其目的是抑制Fe²⁺水解；
（2）步驟Ⅱ中棄去上層清液和洗滌時(shí)都采用傾析法．適用傾析法分離的沉淀應(yīng)具備的條件是沉淀的顆粒較大，靜置后容易沉降至容器底部，該步驟中沉淀洗凈的標(biāo)準(zhǔn)是在最后一次洗滌液中檢測(cè)不到SO₄^2-；
（3）步驟Ⅲ中需維持溫度在40°C左右的原因是溫度太低，F(xiàn)e²⁺氧化速度太慢，溫度太高容易導(dǎo)致H₂O₂分解，影響Fe²⁺氧化，為了監(jiān)控反應(yīng)進(jìn)度，吸取1滴所得的黃色懸濁液于白色點(diǎn)滴板中，加酸酸化后加少許K₃[Fe（CN）₆]固體，如出現(xiàn)綠色證明Fe²⁺還沒有（填“已經(jīng)”或“還沒有”）完全氧化；
（4）步驟IV中的有關(guān)問題：
①加入飽和H₂C₂O₄溶液的目的是為了溶解Fe（OH）₃（填化學(xué)式）沉淀，H₂C₂O₄溶液應(yīng)逐滴加入，控制溶液的pH=4～5，pH過(guò)高，沉淀溶解不完全，pH過(guò)低，會(huì)發(fā)生副反應(yīng)，使產(chǎn)品中混有黃色的FeC₂O₄•2H₂O，而且若H₂C₂O₄過(guò)量太多容易形成H₂C₂O₄晶體析出，導(dǎo)致產(chǎn)率偏高（填“偏高”、“偏低”或“無(wú)影響”）；
②趁熱過(guò)濾時(shí)，可將濾紙折疊成菊花形（如圖），其目的是加快過(guò)濾速度，濾液中加入10mL95%乙醇的目的是降低三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀的溶解度，促使析出；
（5）K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O對(duì)光敏感，進(jìn)行下列光化學(xué)反應(yīng)：2[Fe（C₂O₄）₃]^3-$\stackrel{光照}{→}$FeC₂O₄+3C₂O₄^2-+2CO₂↑簡(jiǎn)要說(shuō)明這一性質(zhì)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用攝影、曬圖、印刷等．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)室制備三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O：硫酸亞鐵銨與草酸反應(yīng)制備出難溶的草酸亞鐵，然后在草酸鉀和草酸的存在下，用過(guò)氧化氫將草酸亞鐵氧化為三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀，加入乙醇后，晶體便從溶液中析出．
（1）步驟Ⅰ中：亞鐵離子在水溶液中水解，加入稀硫酸抑制水解；
（2）步驟Ⅱ中：沉淀顆粒較大，靜止后容易沉降至試管底部，常用傾析法分離；沉淀表面附有溶液中的硫酸根離子，沉淀洗凈的標(biāo)準(zhǔn)是在最后一次洗滌液中檢測(cè)不到該離子；
（3）步驟Ⅲ中：溫度高低影響反應(yīng)速率，溫度高反應(yīng)快，溫度低反應(yīng)慢，加過(guò)氧化氫氧化亞鐵離子，但溫度高過(guò)氧化氫易分解；藍(lán)色和黃色混合色為綠色；
（4）步驟IV中：①加入飽和H₂C₂O₄溶液的目的是為了溶解Fe（OH）₃，此時(shí)溶液呈翠綠色；若H₂C₂O₄過(guò)量太多容易形成H₂C₂O₄晶體析出，H₂C₂O₄晶體誤認(rèn)為產(chǎn)物，導(dǎo)致產(chǎn)率偏高；
②將濾紙折疊成菊花形可加快過(guò)濾速度，三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀難溶于乙醇，濾液中加入10mL95%乙醇的目的是降低三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀的溶解度，促使析出；
（5）K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O對(duì)光敏感，工程設(shè)計(jì)中可嗮圖、拍照、藍(lán)色印刷等．

解答 解：（1）步驟Ⅰ中：亞鐵離子在水溶液中水解：Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺，溶解的過(guò)程中要加入幾滴稀硫酸，目的是抑制Fe²⁺水解，
故答案為：抑制Fe²⁺水解；
（2）步驟Ⅱ中：在步驟I制備的溶液中加入25mL飽和H₂C₂O₄溶液，攪拌并加熱煮沸，晶體顆粒長(zhǎng)大形成黃色FeC₂O₄•2H₂O沉淀，沉淀的結(jié)晶顆粒較大易沉降至容器底部，適用于采用傾析法分離或洗滌沉淀，所以棄去上層清液和洗滌時(shí)都采用傾析法，倒出液體時(shí)并用玻璃棒引流，防止濺出液體，生成的FeC₂O₄•2H₂O晶體表面容易粘著硫酸鹽，要用少量H₂O洗滌，洗凈的標(biāo)準(zhǔn)是洗滌液中檢不到SO₄^2-，所以該步驟中沉淀洗凈的標(biāo)準(zhǔn)是在最后一次洗滌液中檢測(cè)不到SO₄^2-，
故答案為：沉淀的顆粒較大，靜置后容易沉降至容器底部；SO₄^2-；
（3）步驟Ⅲ中：溫度太高雙氧水容易分解，溫度太低Fe²⁺氧化反應(yīng)速率太慢，所以在不斷攪拌下慢慢滴加H₂O₂且需水浴保持恒溫40℃，吸取1滴所得的黃色的懸濁液于白色點(diǎn)滴板中，加酸酸化后加少許K₃[Fe（CN）₆]固體，如出現(xiàn)藍(lán)色和黃色混合色綠色，證明還有Fe（II），需再加H₂O₂至檢測(cè)不到Fe（II），
故答案為：溫度太低，F(xiàn)e²⁺氧化速度太慢，溫度太高容易導(dǎo)致H₂O₂分解，影響Fe²⁺氧化；還沒有；
（4）①步驟IV中：在過(guò)量草酸根存在下，用過(guò)氧化氫氧化草酸亞鐵即可得到三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀，同時(shí)有氫氧化鐵生成，①加入飽和H₂C₂O₄溶液的目的是為了溶解Fe（OH）₃，若H₂C₂O₄過(guò)量太多容易形成H₂C₂O₄晶體析出，H₂C₂O₄晶體誤認(rèn)為產(chǎn)物，導(dǎo)致產(chǎn)率偏高，
故答案為：Fe（OH）₃；偏高；
②將濾紙折疊成菊花形待過(guò)濾的容積增大，可加快過(guò)濾速度，三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀難溶于乙醇，濾液中加入10mL95%乙醇的目的是降低三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀的溶解度，促使析出，
故答案為：加快過(guò)濾速度；降低三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀的溶解度，促使析出；
（5）K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O對(duì)光敏感，這一性質(zhì)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用中可攝影、曬圖、印刷等，
故答案為：攝影、曬圖、印刷等．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析判斷，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及實(shí)驗(yàn)操作為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力的考查，注意信息與所學(xué)知識(shí)的結(jié)合，題目難度較大．