Question

CO是常見的化學(xué)物質(zhì)，有關(guān)其性質(zhì)和應(yīng)用的研究如下。

（1）有同學(xué)認(rèn)為CO可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化為CO₂，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該同學(xué)的猜想是否正確。請(qǐng)?jiān)谙铝辛鞒虉D方框內(nèi)填上所需藥品的名稱或化學(xué)式，從而補(bǔ)齊你的設(shè)計(jì)，方框不夠可以補(bǔ)，也可以不填滿。

（2）CO和鐵粉在一定條件下可以合成五羰基合鐵[Fe(CO)₅]，該物質(zhì)可用作無鉛汽油的防爆劑，是一種淺黃色液體，熔點(diǎn)—20.5℃，沸點(diǎn)103℃，易溶于苯等有機(jī)溶劑，不溶于水，密度1.46～1.52g/cm³，有毒，光照時(shí)生成Fe₂(CO)₉，60℃發(fā)生自燃。五羰基合鐵的制備原理如下：

Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)₅(g)

①下列說法正確的是        。

A．利用上述反應(yīng)原理可制備高純鐵

B．制備Fe(CO)₅應(yīng)在隔絕空氣的條件下進(jìn)行

C．反應(yīng)Fe(s)+5CO(g) Fe(CO)₅(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式為

D．Fe(CO)₅應(yīng)密封、陰涼、避光并加少量蒸餾水液封貯存

②五羰基合鐵能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na₂Fe(CO)₄和另兩種常見無機(jī)物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：                                                         .

③今將一定量的Fe(CO)₅的苯溶液，用紫外線照射片刻。取照射后的溶液完全燃燒，得到30.58gCO₂、

5.4gH₂O及1.6g紅棕色粉末。紅棕色粉末的化學(xué)式為               ，照射后的溶液中Fe(CO)₅和Fe₂ (CO)₉的物質(zhì)的量之比為              .

 

Answer 1

【答案】

（1）

（2）①ABD   ②Fe(CO)₅+4NaOH=Na₂Fe(CO)₄+Na₂CO₃+2H₂O     ③Fe₂O₃；  2∶1

【解析】

試題分析：大理石和鹽酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。由于鹽酸有揮發(fā)性，產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w中含有HCl氣體和水蒸氣，要先用飽和的碳酸氫鈉溶液來除去HCl雜質(zhì)，然后再用濃硫酸來干燥。將得到純凈的二氧化碳?xì)怏w。通過灼熱的木炭，二者反應(yīng)氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生CO。用氫氧化鈉溶液或堿石灰除去未反應(yīng)的過量的CO₂氣體，將CO通入到酸性高錳酸鉀溶液中，若CO可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化為CO₂，會(huì)看到酸性高錳酸鉀溶液的紫色褪色。用澄清的石灰水來檢驗(yàn)并除去氣體CO₂，最后點(diǎn)燃未完全反應(yīng)的CO氣體，防止污染大氣。（2）①A.該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，利用該反應(yīng)可以使固態(tài)的鐵與CO反應(yīng)產(chǎn)生液態(tài)的五羰基合鐵[Fe(CO)₅]，使固態(tài)鐵粉中的雜質(zhì)過濾除去。正確。B.由于[Fe(CO)₅]，熔點(diǎn)—20.5℃，沸點(diǎn)103℃，光照時(shí)生成Fe₂(CO)₉，60℃發(fā)生自燃。所以反應(yīng)要在在隔絕空氣的條件下進(jìn)行，以防止[Fe(CO)₅]、CO及Fe的氧化和燃燒。正確。C.在該實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下Fe是固態(tài)，所以反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)的平衡常數(shù)是K=C [Fe(CO)₅]/C⁵(CO). 錯(cuò)誤。D.由于[Fe(CO)₅]的熔點(diǎn)—20.5℃，沸點(diǎn)103℃，易溶于苯等有機(jī)溶劑，不溶于水，密度比水大，為1.46～1.52g/cm³，有毒，光照時(shí)生成Fe₂(CO)₉，60℃發(fā)生自燃。因此Fe(CO)₅應(yīng)密封、陰涼、避光并加少量蒸餾水液封貯存。正確。選項(xiàng)為：ABD。②五羰基合鐵能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe(CO)₅+4NaOH=Na₂Fe(CO)₄+Na₂CO₃+2H₂O。③根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知該紅棕色粉末是Fe₂O₃，2[Fe(CO)₅]= Fe₂(CO)₉+CO。n(Fe₂O₃)=1.6g÷160g/mol=0.01mol, n(Fe)=0.02mol. n(C)= 30.58g÷44g/mol=0.695mol.n(H₂O)= 5.4g÷18g/mol=0.3mol,n(H)=0.6mol.因?yàn)樵诒紺₆H₆中碳原子核氫原子個(gè)數(shù)比為1:1，所以含鐵化合物中含有的碳元素的物質(zhì)的量為0.695mol-0.6mol=0.095mol。假設(shè)[Fe(CO)₅]、Fe₂(CO)₉的物質(zhì)的量分別為：X、Y，則Ｘ＋２Ｙ＝0.02; 5X +9Y=0.095。聯(lián)立求解。解得X=0.01；Y=0.005.所以X：Y=2:1.

考點(diǎn)：考查常見的化學(xué)物質(zhì)CO的性質(zhì)和應(yīng)用的知識(shí)。