Question

CO是常見的化學物質，有關其性質和應用的研究如下。

（1）有同學認為CO可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化為CO₂，請你設計實驗驗證該同學的猜想是否正確。請在下列流程圖方框內填上所需藥品的名稱或化學式，從而補齊你的設計，方框不夠可以補，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]，該物質可用作無鉛汽油的防爆劑，是一種淺黃色液體，熔點—20.5℃，沸點103℃，易溶于苯等有機溶劑，不溶于水，密度1.46～1.52g/cm³，有毒，光照時生成Fe₂(CO)₉，60℃發生自燃。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．利用上述反應原理可制備高純鐵

B．制備Fe(CO)₅應在隔絕空氣的條件下進行

C．反應Fe(s)+5CO(g) Fe(CO)₅(g)的平衡常數表達式為

D．Fe(CO)₅應密封、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生成Na₂Fe(CO)₄和另兩種常見無機物，該反應的化學方程式為：                                                         .

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。紅棕色粉末的化學式為               ，照射后的溶液中Fe(CO)₅和Fe₂ (CO)₉的物質的量之比為              .

 

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：大理石和鹽酸發生反應產生二氧化碳氣體。由于鹽酸有揮發性，產生的二氧化碳氣體中含有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，然后再用濃硫酸來干燥。將得到純凈的二氧化碳氣體。通過灼熱的木炭，二者反應氧化還原反應產生CO。用氫氧化鈉溶液或堿石灰除去未反應的過量的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并除去氣體CO₂，最后點燃未完全反應的CO氣體，防止污染大氣。（2）①A.該反應是可逆反應，利用該反應可以使固態的鐵與CO反應產生液態的五羰基合鐵[Fe(CO)₅]，使固態鐵粉中的雜質過濾除去。正確。B.由于[Fe(CO)₅]，熔點—20.5℃，沸點103℃，光照時生成Fe₂(CO)₉，60℃發生自燃。所以反應要在在隔絕空氣的條件下進行，以防止[Fe(CO)₅]、CO及Fe的氧化和燃燒。正確。C.在該實驗狀態下Fe是固態，所以反應達到化學平衡時的平衡常數是K=C [Fe(CO)₅]/C⁵(CO). 錯誤。D.由于[Fe(CO)₅]的熔點—20.5℃，沸點103℃，易溶于苯等有機溶劑，不溶于水，密度比水大，為1.46～1.52g/cm³，有毒，光照時生成Fe₂(CO)₉，60℃發生自燃。因此Fe(CO)₅應密封、陰涼、避光并加少量蒸餾水液封貯存。正確。選項為：ABD。②五羰基合鐵能與氫氧化鈉溶液反應的化學方程式為：Fe(CO)₅+4NaOH=Na₂Fe(CO)₄+Na₂CO₃+2H₂O。③根據質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.因為在苯C₆H₆中碳原子核氫原子個數比為1:1，所以含鐵化合物中含有的碳元素的物質的量為0.695mol-0.6mol=0.095mol。假設[Fe(CO)₅]、Fe₂(CO)₉的物質的量分別為：X、Y，則Ｘ＋２Ｙ＝0.02; 5X +9Y=0.095。聯立求解。解得X=0.01；Y=0.005.所以X：Y=2:1.

考點：考查常見的化學物質CO的性質和應用的知識。