Question

三草酸合铁酸钾[K₃Fe(C₂O₄)₃•3H₂O]是制备负载型活性铁催化剂的主要原料。某化学小组探究用废铁屑（含少量-2价S元素）为原料制备三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体。具体流程如图：

已知：①(NH₄)₂Fe(SO₄)₂•6H₂O为蓝绿色晶体，FeC₂O₄·2H₂O为难溶于水的黄色晶体，K₃Fe(C₂O₄)₃·3H₂O为可溶于水、难溶于乙醇的翠绿色晶体。

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

③[Fe(SCN)]²⁺(aq)为血红色。

回答下列问题：

（1）三草酸合铁酸钾[K₃Fe(C₂O₄)₃•3H₂O]中铁的化合价是_____。

（2）废铁屑中加入10%NaOH并加热的目的是__。

（3）为防止污染空气，反应所产生的“废气”可选择__净化处理。(填选项)

A．H₂O        B．NaOH溶液         C．盐酸        D．CuSO₄溶液

（4）写出浅绿色悬浊液中加入饱和H₂C₂O₄生成黄色沉淀的化学方程式：__。

（5）制备过程中加入6%H₂O₂的目的是__，温度保持70~80℃，采用的合适加热方式是__。

（6）获得翠绿晶体的操作①是___。

（7）用乙醇洗涤晶体的原因是___。

（8）某同学欲检验所制晶体中的Fe（Ⅲ），取少量晶体放入试管中，加蒸馏水使其充分溶解，再向试管中滴入几滴0.1mol•L^-1KSCN溶液。请判断上述实验方案是否可行并说明理由：___。

Answer

+3 去除废铁屑表面的油污 BD (NH4)2Fe(SO4)2•6H2O+H2C2O4=FeC2O4•2H2O+(NH4)2SO4+H2SO4+4H2O 将Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ） 水浴加热 加热浓缩，冷却结晶，过滤 为了除去晶体表面残留的水分且防止晶体溶解损失 否，因为[Fe(C2O4)3]3-转化为[Fe(SCN)]2+反应的平衡常数小于1.0×10-5，观察不到明显现象，所以无法检验

【解析】

废铁屑先用热的NaOH溶液除去表面的油污，然后加入稀硫酸，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，-2价S元素遇酸转变为有毒气体H2S，H2S可以用NaOH溶液或CuSO4溶液吸收。得到的硫酸亚铁溶液中加入氨水，生成(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O，再加入饱和H2C2O4，生成难溶于水的黄色晶体FeC2O4·2H2O，过滤后向沉淀中加入饱和K2C2O4，然后加入6%H2O2溶液，使Fe（Ⅱ）被氧化成Fe（Ⅲ），再加入饱和H2C2O4，得到K3Fe(C2O4)3溶液，溶液经蒸发浓缩、冷却结晶，过滤得到K3Fe(C2O4)3·3H2O晶体，用乙醇洗涤，干燥后得到纯净的K3Fe(C2O4)3·3H2O。

(1)三草酸合铁酸钾[K3Fe(C2O4)3•3H2O]中钾为+1价，碳为+3价，氧为-2价，根据正负化合价代数和为0的原则，可计算出铁的化合价是+3价。

(2)废铁屑长期露置于空气中，表面会有油污，加热时油污可以在碱性环境下彻底水解，所以加入10%NaOH并加热的目的是去除废铁屑表面的油污。

(3)废铁屑中-2价S元素遇酸转变为有毒气体H2S，H2S是酸性气体，能溶于碱溶液，可以用NaOH溶液吸收，H2S也可以和硫酸铜溶液反应生成CuS沉淀，所以也可以用CuSO4溶液吸收，故选BD。

(4)浅绿色悬浊液中有(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O，加入饱和H2C2O4生成黄色沉淀FeC2O4·2H2O，化学方程式为：(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O+H2C2O4=FeC2O4•2H2O+(NH4)2SO4+H2SO4+4H2O。

(5)黄色沉淀是FeC2O4·2H2O，其中铁是+2价，要制备的K3Fe(C2O4)3•3H2O中铁是+3价，所以需要将Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ），所以加入6%H2O2的目的是将Fe（Ⅱ）氧化成Fe（Ⅲ），温度保持70~80℃，采用的合适加热方式是水浴加热。

(6)从K3Fe(C2O4)3溶液中获得K3Fe(C2O4)3·3H2O晶体，需经蒸发浓缩、冷却结晶，过滤。

(7)由于K3Fe(C2O4)3·3H2O难溶于乙醇，所以用乙醇洗涤，既可以除去晶体表面残留的水分，又能防止晶体溶解损失。

(8)根据[Fe(C2O4)3]3-(aq)+SCN-(aq)[Fe(SCN)]2+(aq)+3C2O42－ (aq) K=6.31×10-17，因为[Fe(C2O4)3]3-转化为[Fe(SCN)]2+反应的平衡常数小于1.0×10-5，观察不到明显现象，所以无法检验所制晶体中是否含Fe（Ⅲ）。