Question

【題目】三草酸合鐵酸鉀[K3Fe(C2O4)33H2O]是制備負載型活性鐵催化劑的主要原料。某化學小組探究用廢鐵屑（含少量-2價S元素）為原料制備三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體。具體流程如圖：

已知：①(NH4)2Fe(SO4)26H2O為藍綠色晶體，FeC2O4·2H2O為難溶于水的黃色晶體，K3Fe(C2O4)3·3H2O為可溶于水、難溶于乙醇的翠綠色晶體。

②25℃時，[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2O(aq) K=6.31×10-17。

③[Fe(SCN)]2+(aq)為血紅色。

回答下列問題：

（1）三草酸合鐵酸鉀[K3Fe(C2O4)33H2O]中鐵的化合價是_____。

（2）廢鐵屑中加入10%NaOH并加熱的目的是__。

（3）為防止污染空氣，反應所產(chǎn)生的“廢氣”可選擇__凈化處理。(填選項)

A．H2O B．NaOH溶液 C．鹽酸 D．CuSO4溶液

（4）寫出淺綠色懸濁液中加入飽和H2C2O4生成黃色沉淀的化學方程式：__。

（5）制備過程中加入6%H2O2的目的是__，溫度保持70~80℃，采用的合適加熱方式是__。

（6）獲得翠綠晶體的操作①是___。

（7）用乙醇洗滌晶體的原因是___。

（8）某同學欲檢驗所制晶體中的Fe（Ⅲ），取少量晶體放入試管中，加蒸餾水使其充分溶解，再向試管中滴入幾滴0.1molL-1KSCN溶液。請判斷上述實驗方案是否可行并說明理由：___。

Answer 1

【答案】+3 去除廢鐵屑表面的油污 BD (NH4)2Fe(SO4)26H2O+H2C2O4=FeC2O42H2O+(NH4)2SO4+H2SO4+4H2O 將Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ） 水浴加熱 加熱濃縮，冷卻結晶，過濾 為了除去晶體表面殘留的水分且防止晶體溶解損失 否，因為[Fe(C2O4)3]3-轉(zhuǎn)化為[Fe(SCN)]2+反應的平衡常數(shù)小于1.0×10-5，觀察不到明顯現(xiàn)象，所以無法檢驗

【解析】

廢鐵屑先用熱的NaOH溶液除去表面的油污，然后加入稀硫酸，鐵和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵，-2價S元素遇酸轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸練怏wH2S，H2S可以用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收。得到的硫酸亞鐵溶液中加入氨水，生成(NH4)2Fe(SO4)26H2O，再加入飽和H2C2O4，生成難溶于水的黃色晶體FeC2O4·2H2O，過濾后向沉淀中加入飽和K2C2O4，然后加入6%H2O2溶液，使Fe（Ⅱ）被氧化成Fe（Ⅲ），再加入飽和H2C2O4，得到K3Fe(C2O4)3溶液，溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾得到K3Fe(C2O4)3·3H2O晶體，用乙醇洗滌，干燥后得到純凈的K3Fe(C2O4)3·3H2O。

(1)三草酸合鐵酸鉀[K3Fe(C2O4)33H2O]中鉀為+1價，碳為+3價，氧為-2價，根據(jù)正負化合價代數(shù)和為0的原則，可計算出鐵的化合價是+3價。

(2)廢鐵屑長期露置于空氣中，表面會有油污，加熱時油污可以在堿性環(huán)境下徹底水解，所以加入10%NaOH并加熱的目的是去除廢鐵屑表面的油污。

(3)廢鐵屑中-2價S元素遇酸轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸練怏wH2S，H2S是酸性氣體，能溶于堿溶液，可以用NaOH溶液吸收，H2S也可以和硫酸銅溶液反應生成CuS沉淀，所以也可以用CuSO4溶液吸收，故選BD。

(4)淺綠色懸濁液中有(NH4)2Fe(SO4)26H2O，加入飽和H2C2O4生成黃色沉淀FeC2O4·2H2O，化學方程式為：(NH4)2Fe(SO4)26H2O+H2C2O4=FeC2O42H2O+(NH4)2SO4+H2SO4+4H2O。

(5)黃色沉淀是FeC2O4·2H2O，其中鐵是+2價，要制備的K3Fe(C2O4)33H2O中鐵是+3價，所以需要將Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ），所以加入6%H2O2的目的是將Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ），溫度保持70~80℃，采用的合適加熱方式是水浴加熱。

(6)從K3Fe(C2O4)3溶液中獲得K3Fe(C2O4)3·3H2O晶體，需經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶，過濾。

(7)由于K3Fe(C2O4)3·3H2O難溶于乙醇，所以用乙醇洗滌，既可以除去晶體表面殘留的水分，又能防止晶體溶解損失。

(8)根據(jù)[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2O42－ (aq) K=6.31×10-17，因為[Fe(C2O4)3]3-轉(zhuǎn)化為[Fe(SCN)]2+反應的平衡常數(shù)小于1.0×10-5，觀察不到明顯現(xiàn)象，所以無法檢驗所制晶體中是否含Fe（Ⅲ）。