Question

文献表明，相同条件下，草酸根(C₂O₄^2-)的还原性强于Fe²⁺，为检验这一结论，完成如下实验．

资料:i．草酸(H₂C₂O₄)为二元弱酸

ii．三水三草酸合铁酸钾[K₃Fe(C₂O₄)₃·3H₂O]为翠绿色晶体，光照易分解，其水溶液中存在: Fe(C₂O₄)₃^3-Fe³⁺+3C₂O₄^2-K=6.3×10^-21

iii．FeC₂O₄·2H₂O为黄色固体，微溶于水，可溶于强酸

（实验1）通过Fe³⁺和C₂O₄^2—在溶液中的反应比较Fe²⁺和C₂O₄^2-的还原性强弱。

(1)C₂O₄^2-中碳元素的化合价是___________。

(2)取实验 1 中少量晶体洗净，配成溶液，滴加KSCN溶液，不变红。继续加入硫酸，溶液变红，说明晶体中含有+3价的铁元素。加硫酸后溶液变红的原因是________

(3)经检验，翠绿色晶体为K₃Fe(C₂O₄)₃·3H₂O。设计实验，确认实验1中没有发生氧化还原反应的操作和现象是_________。实验1中未发生氧化还原反应的原因是_________

(4)取实验1中的翠绿色溶液光照一段时间，产生黄色浑浊且有气泡产生。补全反应的离子方程式：

________Fe(C₂O₄)₃^3-+________H₂OFeC₂O₄·2H₂O↓+_______+_______。

（实验2）通过比较H₂O₂与Fe²⁺、C₂O₄^2-反应的难易，判断二者还原性的强弱。

(5)证明Fe²⁺被氧化的实验现象是_________________________________。

(6)以上现象能否说明C₂O₄^2-没有被氧化。请判断并说明理由：_____________。

（实验3）通过其他实验方案比较Fe²⁺和C₂O₄^2-的还原性强弱。

(7)用FeCl₃溶液、K₂C₂O₄溶液和其他试剂，设计实验方案比较Fe²⁺和C₂O₄^2-的还原性强弱。画出装置图并描述预期现象：____________________________ 。

Answer

+3 溶液存在平衡：Fe(C2O4) 33- Fe3+ +3C2O42-，加入硫酸后，H+与C2O42-结合生成H2C2O4，使平衡正向移动，c(Fe3+)增大，遇KSCN溶液变红。 取少量实验Ⅰ中翠绿色溶液，滴加[K3Fe(C2O4) 6]溶液，不出现蓝色沉淀 Fe3+与C2O42-生成稳定的[Fe(C2O4) 3]3-，离子浓度降低，Fe3+与C2O42-还原性减弱 2 4H2O 3C2O42- 2CO2 ⅠⅠ中产生大量红褐色沉淀（或ⅠⅠⅠ中得到翠绿色溶液） 不能说明，以上现象无法判断是否生成了+4价碳的化合物，因此不能说明C2O42—被氧化。 预期现象：电流计指针偏转，甲烧杯电极附近产生无色气泡，乙烧杯溶液黄色逐渐浅绿色。

【解析】

(1)根据C2O42—化合价的代数和为-2；

(2)加入硫酸，H+与C2O42—结合生成H2C2O4，导致c(Fe3+)增大；

(3)检验溶液中是否有亚铁离子生成即可；无氧化还原反应发生，则说明Fe3+与C2O42-生成稳定的[Fe(C2O4)3]3-；

(4)反应中铁的化合价降低，则C的化合价升高，气体为二氧化碳，草酸根离子生成；

(5)步骤II中加入过氧化氢后，产生红褐色沉淀即为氢氧化铁；

(6)以上现象说明还有+3价的C存在，不能说明是否生成了+4价碳的化合物；

(7)可借助有双池原电池装置观察电流表指针的偏转即可。

(1)根据C2O42—化合价的代数和为-2，碳元素的化合价是+3价；

(2)加入硫酸，H+与C2O42—结合生成H2C2O4，促使Fe(C2O4)33-Fe3++3C2O42-正向移动，导致c(Fe3+)增大，遇KSCN溶液变红；

(3)检验溶液中是否有亚铁离子生成即可，方法为取少量实验Ⅰ中翠绿色溶液，滴加[K3Fe(C2O4) 6]溶液，不出现蓝色沉淀，说明未发生氧化还原反应；无氧化还原反应发生，则说明Fe3+与C2O42-生成稳定的[Fe(C2O4)3]3-，离子浓度降低，Fe3+与C2O42-还原性减弱；

(4)反应中铁的化合价降低，则C的化合价升高，气体为二氧化碳，草酸根离子生成，方程式为2Fe(C2O4)33-+4H2O2FeC2O4·2H2O↓+3C2O42-+CO2↑；

(5)步骤II中加入过氧化氢后，产生红褐色沉淀即为氢氧化铁，则证明Fe2+被氧化；

(6)以上现象不能说明C2O42-没有被氧化，有+4价碳的化合物生成，才能说明草酸根离子被氧化，以上现象无法判断是否生成了+4价碳的化合物，不能说明草酸根离子没有被氧化，不能说明是否生成了+4价碳的化合物；

(7)比较Fe2+和C2O42-的还原性强弱应避免Fe3+与C2O42-的接触干扰实验，可借助有双池及盐桥构成原电池装置，用石墨做电极，一池装FeCl3溶液，另一池装K2C2O4溶液，若C2O42-还原性强于Fe2+，则负极上C2O42-失电子发生氧化反应，电流计指针偏转，甲烧杯电极附近产生无色气泡，乙烧杯溶液黄色逐渐浅绿色。